JP2014533581A - Predict, visualize, and control drug delivery with an infusion pump - Google Patents

Predict, visualize, and control drug delivery with an infusion pump Download PDF

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Abstract

本明細書に記載のような薬剤送達プロファイルを予測するためのシステムは、薬剤の流れを発生させる少なくとも1つの薬剤ポンプおよび/または制御可能弁を含む。薬剤ポンプおよび/または制御可能弁は少なくとも第1の薬剤を一定量供給する。システムは、キャリア流体の流れを発生させる少なくとも1つのキャリア流体ポンプおよび/または別の制御可能弁と、薬剤の流れおよびキャリア流体の流れを受けて混合流を発生させるように構成される合流構造と、合流構造と送達点との間で混合流を運ぶための流体経路と、を含む。システムはさらに、少なくとも混合流のモデルを用いて送達点での薬剤濃度の予測時間変化を定めることに基づいて、送達点での薬剤送達プロファイルを予測するように構成される処理装置を含む。モデルは、流体経路を通る混合流の伝播に関する複数のパラメータを含む。A system for predicting a drug delivery profile as described herein includes at least one drug pump and / or controllable valve that generates a flow of drug. The drug pump and / or controllable valve supplies at least a fixed amount of the first drug. The system includes at least one carrier fluid pump and / or another controllable valve that generates a carrier fluid flow, and a merge structure configured to generate a mixed flow in response to the drug flow and the carrier fluid flow. A fluid path for carrying the mixed flow between the confluence structure and the delivery point. The system further includes a processing device configured to predict a drug delivery profile at the delivery point based on determining an expected time change in drug concentration at the delivery point using at least a mixed flow model. The model includes a plurality of parameters relating to the propagation of the mixed flow through the fluid path.

Description

本開示は注入ポンプのための制御システムに関する。   The present disclosure relates to a control system for an infusion pump.

背景
薬剤を患者に投与するのに用いられる薬剤注入システムは典型的に、薬剤を一定量供給するためのポンプと、キャリア流体を一定量供給するための別のポンプとを含む。薬剤およびキャリア流体はマニフォルドなどの合流部でともに混合されて、流体経路を介して患者に搬送される。流体経路の容積は「デッドボリューム」と称され(時には「デッドスペース」と称され)、薬剤が患者に到達することができる前に流体が横切る空間を構成する。デッドボリュームは、意図される送達プロファイルと、患者に送達される薬剤の実際の送達プロファイルとの間のかなりの不一致を生じる可能性がある。そのような不一致は、所望の時点での患者への薬剤の意図される用量の送達の遅延を生じる可能性がある。
BACKGROUND Drug infusion systems used to administer medication to a patient typically include a pump for delivering a volume of medication and another pump for delivering a volume of carrier fluid. The drug and carrier fluid are mixed together at a junction, such as a manifold, and conveyed to the patient via the fluid path. The volume of the fluid pathway is referred to as “dead volume” (sometimes referred to as “dead space”) and constitutes the space that the fluid traverses before the drug can reach the patient. Dead volume can result in considerable discrepancies between the intended delivery profile and the actual delivery profile of the drug delivered to the patient. Such inconsistencies can result in delayed delivery of the intended dose of drug to the patient at the desired time.

要約
本開示は、1つ以上の薬剤の実際の送達プロファイルを制御できるように1つ以上の注入ポンプを制御するための方法およびシステムを特徴とする。この出願で用いるような送達プロファイルは、ある時間の範囲にわたる送達点での薬剤送達のレートを指す。本開示は、1つ以上の薬剤の送達プロファイルを制御するために独立してまたは1つ以上の注入ポンプと関連して用いることができる制御可能弁も特徴とする。本明細書中に記載する方法およびシステムはアルゴリズムに基づいており、そのうちあるものはポンプと送達点との間の流体経路の少なくとも部分における1つ以上の薬剤およびキャリア流体の流れを予測的にモデリングすることに依存する。予測モデルは、径方向拡散(配管またはカテーテルの壁に向けて移動する分子)、軸方向拡散(流れの軸に沿って移動する分子)、層流(滑らかなバルク流体の流れ)、特定の薬剤の物理化学的性質、およびその相互作用を含む複数の物理的パラメータを考慮することができ、したがって主にデータを最新にすることから導出される経験的モデルよりも正確であることができる。注入ポンプおよび/または制御可能弁の出力は、予測モデルのうち1つ以上を用いて計算される送達プロファイルに基づいて調節可能である。
SUMMARY The present disclosure features methods and systems for controlling one or more infusion pumps so that the actual delivery profile of one or more drugs can be controlled. A delivery profile as used in this application refers to the rate of drug delivery at a point of delivery over a range of time. The present disclosure also features a controllable valve that can be used independently or in conjunction with one or more infusion pumps to control the delivery profile of one or more agents. The methods and systems described herein are based on algorithms, some of which predictively model the flow of one or more drug and carrier fluids in at least a portion of the fluid path between the pump and the delivery point. Depends on what you do. Predictive models are: radial diffusion (molecules moving towards the pipe or catheter wall), axial diffusion (molecules moving along the flow axis), laminar flow (smooth bulk fluid flow), specific drugs Multiple physical parameters, including their physicochemical properties, and their interactions can be taken into account and can therefore be more accurate than empirical models derived primarily from up-to-date data. The output of the infusion pump and / or controllable valve can be adjusted based on a delivery profile calculated using one or more of the predictive models.

1つの局面では、1つ以上の薬剤送達プロファイルを予測するためのシステムは、薬剤の流れを発生させる少なくとも1つの薬剤ポンプを含む。薬剤ポンプは少なくとも第1の薬剤を一定量供給する。システムは、キャリア流体の流れを発生させる少なくとも1つのキャリア流体ポンプと、薬剤の流れおよびキャリア流体の流れを受けて混合流を発生させるように構成される合流構造と、合流構造と送達点との間で混合流を運ぶための流体経路と、も含む。システムはさらに、少なくとも混合流のモデルを用いて送達点での薬剤の濃度の予測時間変化を定めることに基づいて送達点での薬剤送達プロファイルを予測するように構成される処理装置を含む。モデルは、流体経路を通る混合流の伝播に関する複数のパラメータを含む。   In one aspect, a system for predicting one or more drug delivery profiles includes at least one drug pump that generates a flow of drug. The drug pump supplies a fixed amount of at least the first drug. The system comprises at least one carrier fluid pump for generating a carrier fluid flow, a merging structure configured to receive a drug flow and a carrier fluid flow to generate a mixed flow, and a merging structure and a delivery point. And a fluid path for carrying the mixed stream therebetween. The system further includes a processing device configured to predict a drug delivery profile at the delivery point based at least on using a model of the mixed flow to determine an expected time change in the concentration of the drug at the delivery point. The model includes a plurality of parameters relating to the propagation of the mixed flow through the fluid path.

別の局面では、送達点での薬剤の送達レートを予測するための方法は、処理装置で、薬剤を一定量供給する薬剤ポンプおよびキャリア流体を一定量供給するキャリア流体ポンプに関する1つ以上の動作パラメータを受けることを含む。方法は、処理装置によって、送達点で終端する流体経路を通る混合流の数学モデルに少なくとも基づいて送達点での薬剤の濃度の時間変化を予測することによって送達点での薬剤の送達レートを定めることも含む。混合流は薬剤およびキャリア流体を含み、モデルは、1つ以上の動作パラメータと、混合流の数学モデルに関する複数の流れパラメータとを含む。   In another aspect, a method for predicting the rate of delivery of a drug at a delivery point includes one or more operations on a processing device for a drug pump that delivers a volume of drug and a carrier fluid pump that delivers a volume of carrier fluid. Including receiving parameters. The method determines a drug delivery rate at the delivery point by predicting a time variation in the concentration of the drug at the delivery point based at least on a mathematical model of the mixed flow through the fluid path terminating at the delivery point by the processing device. Including. The mixed flow includes drug and carrier fluid, and the model includes one or more operating parameters and a plurality of flow parameters related to a mathematical model of the mixed flow.

別の局面では、薬剤送達プロファイルを制御するためのシステムは、薬剤の流れを発生させる少なくとも1つの薬剤ポンプと、キャリア流体の流れを発生させる少なくとも1つのキャリア流体ポンプとを含む。薬剤ポンプは少なくとも第1の薬剤を一定量供給する。システムは、薬剤の流れおよびキャリア流体の流れを受けて混合流を発生させるように構成される合流構造と、合流構造と送達点との間で混合流を運ぶための流体経路と、を含む。システムはさらに、薬剤の流量とキャリア流体の流量との間の比がある時間の範囲にわたって実質的に固定されるように薬剤の流量およびキャリア流体の流量を制御することによって送達点での薬剤送達プロファイルを制御するように構成される制御モジュールを含む。混合流は、特定の薬剤送達プロファイルを達成するように変化される。   In another aspect, a system for controlling a drug delivery profile includes at least one drug pump that generates a flow of drug and at least one carrier fluid pump that generates a flow of carrier fluid. The drug pump supplies a fixed amount of at least the first drug. The system includes a merging structure configured to receive a drug flow and a carrier fluid flow to generate a mixed flow, and a fluid path for carrying the mixed flow between the merging structure and a delivery point. The system further provides drug delivery at the delivery point by controlling the drug flow rate and the carrier fluid flow rate such that the ratio between the drug flow rate and the carrier fluid flow rate is substantially fixed over a range of time. A control module configured to control the profile is included. The mixed flow is varied to achieve a specific drug delivery profile.

別の局面では、薬剤送達プロファイルを制御するための方法は、処理装置で、薬剤を一定量供給する薬剤ポンプに関する薬剤の流量についての情報と、キャリア流体を一定量供給するキャリア流体ポンプに関するキャリア流体の流量についての情報とを受けることを含む。方法は、制御モジュールによって、薬剤の流量とキャリア流体の流量との比がある時間の範囲にわたって実質的に固定されるように薬剤の流量とキャリア流体の流量とを調節することによって送達点での薬剤送達プロファイルを制御することも含む。   In another aspect, a method for controlling a drug delivery profile includes information about a drug flow rate for a drug pump supplying a fixed amount of drug and a carrier fluid for a carrier fluid pump supplying a fixed amount of carrier fluid in a processing device. Including receiving information about the flow rate. The method includes: at a delivery point by adjusting a drug flow rate and a carrier fluid flow rate so that the ratio of the drug flow rate to the carrier fluid flow rate is substantially fixed over a range of time by a control module. It also includes controlling the drug delivery profile.

別の局面では、送達点での薬剤の送達レートを予測するための方法は、両者とも一定の予め規定された圧力で薬剤を一定量供給する第1の容器とキャリア流体を一定量供給する第2の容器とに関する1つ以上の動作パラメータを処理装置で受けることを含む。予め規定された圧力は、直線状に並んだ圧力制御弁または重力などの一定の力によって調整可能である。方法は、処理装置によって、送達点で終端する流体経路を通る混合流の数学モデルに少なくとも基づいて送達点での薬剤の濃度の時間変化を予測することによって送達点での薬剤の送達レートを定めることも含む。混合流は薬剤およびキャリア流体を含み、モデルは、1つ以上の動作パラメータと、混合流の数学モデルに関する複数の流れパラメータとを含む。   In another aspect, a method for predicting a delivery rate of a drug at a delivery point includes a first container that supplies a fixed amount of drug and a fixed amount of carrier fluid, both at a fixed pressure. Receiving at the processing device one or more operating parameters for the two containers. The pre-defined pressure can be adjusted by a constant force such as a linear pressure control valve or gravity. The method determines a drug delivery rate at the delivery point by predicting a time variation in the concentration of the drug at the delivery point based at least on a mathematical model of the mixed flow through the fluid path terminating at the delivery point by the processing device. Including. The mixed flow includes drug and carrier fluid, and the model includes one or more operating parameters and a plurality of flow parameters related to a mathematical model of the mixed flow.

別の局面では、薬剤送達プロファイルを制御するためのシステムは、薬剤の流れを発生させる第1の制御可能弁と、キャリア流体の流れを制御する第2の制御可能弁とを含む。システムは、薬剤の流れおよびキャリア流体の流れを受けて混合流を発生させるように構成される合流構造と、合流構造と送達点との間で混合流を運ぶための流体経路と、も含む。システムはさらに、薬剤の流量とキャリア流体の流量との間の比がある時間の範囲にわたって実質的に固定されるように定圧下でキャリア流体の流量を流すように抵抗を制御することによって送達点での薬剤送達プロファイルを制御するように構成される制御モジュールを含む。混合流は、特定の薬剤送達プロファイルを達成するように変化される。   In another aspect, a system for controlling a drug delivery profile includes a first controllable valve that generates a flow of drug and a second controllable valve that controls the flow of carrier fluid. The system also includes a merging structure configured to receive a drug flow and a carrier fluid flow to generate a mixed flow, and a fluid path for carrying the mixed flow between the merging structure and a delivery point. The system further provides a delivery point by controlling the resistance to flow the carrier fluid flow under constant pressure such that the ratio between the drug flow and the carrier fluid flow is substantially fixed over a range of time. A control module configured to control the drug delivery profile at The mixed flow is varied to achieve a specific drug delivery profile.

別の局面では、コンピュータ読出可能記憶装置は、実行されると、プロセッサに、薬剤を一定量供給する薬剤ポンプおよびキャリア流体を一定量供給するキャリア流体ポンプに関する1つ以上の動作パラメータを受けさせる命令をその上にエンコードする。命令はさらに、プロセッサに、送達点で終端する流体経路を通る混合流の数学モデルに少なくとも基づいて送達点での薬剤の濃度の時間変化を予測することによって送達点での薬剤の送達レートを定めさせる。混合流は薬剤およびキャリア流体を含み、モデルは、1つ以上の動作パラメータと、混合流の数学モデルに関する複数の流れパラメータとを含む。   In another aspect, the computer-readable storage device, when executed, causes the processor to receive one or more operating parameters related to a drug pump that supplies a fixed amount of drug and a carrier fluid pump that supplies a fixed amount of carrier fluid. Is encoded on top of it. The instructions further define a delivery rate of the drug at the delivery point by predicting a time change in the concentration of the drug at the delivery point based at least on a mathematical model of the mixed flow through the fluid path terminating at the delivery point. Let The mixed flow includes drug and carrier fluid, and the model includes one or more operating parameters and a plurality of flow parameters related to a mathematical model of the mixed flow.

別の局面では、コンピュータ読出可能記憶装置は、実行されると、プロセッサに、薬剤を一定量供給する薬剤ポンプに関する薬剤の流量についての情報およびキャリア流体を一定量供給するキャリア流体ポンプに関するキャリア流体の流量についての情報を受けさせる命令をその上にエンコードする。命令はさらに、プロセッサに、薬剤の流量とキャリア流体の流量との間の比がある時間の範囲にわたって実質的に固定されるように薬剤の流量およびキャリア流体の流量を制御することによって送達点での薬剤送達プロファイルを制御させる。   In another aspect, the computer readable storage device, when executed, provides information about the flow rate of the drug with respect to the drug pump that supplies a fixed amount of drug to the processor and the carrier fluid with respect to the carrier fluid pump that supplies the fixed amount of carrier fluid. Encode instructions to receive information about the flow rate on it. The instructions further provide the processor with a delivery point by controlling the drug flow rate and the carrier fluid flow rate so that the ratio between the drug flow rate and the carrier fluid flow rate is substantially fixed over a range of time. Control the drug delivery profile.

実現例は、個別にまたは組合せて、以下の局面のうち1つ以上を含むことができる。たとえば、さまざまな実現例は、以下の特徴のうち2つ以上の組合せおよび副次的組合せを含むことができる。   Implementations can include one or more of the following aspects, either individually or in combination. For example, various implementations can include combinations and sub-combinations of two or more of the following features.

制御モジュールは、将来の時点で特定の薬剤送達プロファイルが達成されるように薬剤の流れおよびキャリア流体の流れを制御するように構成可能である。制御モジュールはさらに、将来の時点で特定の薬剤送達プロファイルが達成されるように所与の時点の薬剤の流れのレートおよびキャリア流体の流れのレートを計算するように構成可能である。表示装置は、予測される薬剤送達プロファイルについてのデータを表示することができる。少なくとも1つのアラームは、i)現在の薬剤の流量、ii)現在のキャリア流体のレート、またはiii)予測される薬剤送達プロファイルのうち少なくとも1つが、薬剤と関連付けられる対応の予め規定された所望のまたは安全な範囲外にあると検出するとトリガされるように構成可能である。薬剤と関連付けられる安全な範囲はデータベースから検索可能である。少なくとも1つのセンサは、送達経路の特定の部分での混合流の流量についてのデータを与えるように構成可能である。制御モジュールは、流体経路の所与の部分にわたる混合流中の薬剤およびキャリア流体の割合が実質的に固定されるように薬剤の流れおよびキャリア流体の流れを制御するように構成可能である。処理装置はさらに、薬剤の流れおよびキャリアの流れについてのユーザ入力パラメータにも基づいて送達点での薬剤送達プロファイルを予測するように構成可能である。   The control module can be configured to control drug flow and carrier fluid flow such that a specific drug delivery profile is achieved at a future time. The control module can be further configured to calculate a drug flow rate and a carrier fluid flow rate at a given time such that a specific drug delivery profile is achieved at a future time. The display device can display data about the predicted drug delivery profile. The at least one alarm is a corresponding predefined desired at least one of i) current drug flow rate, ii) current carrier fluid rate, or iii) predicted drug delivery profile associated with the drug. Or it can be configured to trigger upon detection of being out of the safe range. The safe range associated with the drug can be retrieved from the database. The at least one sensor can be configured to provide data about the flow rate of the mixed stream in a particular portion of the delivery path. The control module can be configured to control drug flow and carrier fluid flow such that the ratio of drug and carrier fluid in the mixed flow over a given portion of the fluid path is substantially fixed. The processing device can be further configured to predict a drug delivery profile at the delivery point based on user input parameters for drug flow and carrier flow.

流体経路を通る混合流の伝播に関するパラメータは、i)径方向拡散、ii)軸方向拡散、iii)流体経路を通る層流、またはiv)薬剤の物理的もしくは化学的性質のうち1つ以上を特徴付けるパラメータを含むことができる。いくつかの実現例では、流体経路を通る混合流の伝播に関するパラメータは、i)径方向拡散、ii)軸方向拡散、iii)流体経路を通る層流、およびiv)薬剤の物理的または化学的性質を特徴付ける2つ以上のパラメータの組合せからなることができる。モデルは、薬剤ポンプ、キャリア流体ポンプ、合流構造、または流体経路のうち少なくとも1つの特徴を表わす構造的パラメータを含むことができる。いくつかの実現例では、モデルは、薬剤ポンプ、キャリア流体ポンプ、合流構造、および流体経路の特徴を表わす2つ以上の構造的パラメータの組合せからなることができる。構造的パラメータは流体経路と関連付けられるデッドボリュームを含むことができる。デッドボリュームは、一連の経験的デッドボリューム候補を調べることおよび最小二乗法の意味で制御曲線を最良に適合させるものを選択することによって経験的に定められ得る。処理装置はさらに、構造的パラメータを記憶する記憶装置にアクセスするように構成可能である。   Parameters related to the propagation of the mixed flow through the fluid path may include one or more of i) radial diffusion, ii) axial diffusion, iii) laminar flow through the fluid path, or iv) the physical or chemical properties of the drug. Characterizing parameters can be included. In some implementations, the parameters related to the propagation of the mixed flow through the fluid path are i) radial diffusion, ii) axial diffusion, iii) laminar flow through the fluid path, and iv) physical or chemical of the drug. It can consist of a combination of two or more parameters characterizing a property. The model can include structural parameters representing at least one characteristic of a drug pump, a carrier fluid pump, a merging structure, or a fluid pathway. In some implementations, the model can consist of a combination of two or more structural parameters representing the characteristics of the drug pump, carrier fluid pump, confluence structure, and fluid pathway. The structural parameter can include a dead volume associated with the fluid pathway. The dead volume can be determined empirically by examining a series of empirical dead volume candidates and selecting the one that best fits the control curve in the least squares sense. The processing device can be further configured to access a storage device that stores the structural parameters.

処理装置は、識別子に基づいて、薬剤ポンプ、キャリア流体ポンプ、合流構造、および流体経路のうち少なくとも1つを識別するように構成可能である。識別子は、無線周波数識別(RFID)タグまたはバーコードであり得、処理装置はRFIDタグリーダまたはバーコードリーダに結合される。   The processing device can be configured to identify at least one of a drug pump, a carrier fluid pump, a merging structure, and a fluid path based on the identifier. The identifier may be a radio frequency identification (RFID) tag or barcode, and the processing device is coupled to the RFID tag reader or barcode reader.

少なくとも1つの付加的な薬剤ポンプは少なくとも第2の薬剤を一定量供給することができ、制御モジュールは、将来の時点で第2の薬剤の特定の送達プロファイルが達成されるように第2の薬剤の流れを制御するように構成可能である。薬剤ポンプまたはキャリア流体ポンプのうち少なくとも1つはシリンジポンプまたは注入ポンプであり得る。表示装置は、第1および第2の薬剤の予測される薬剤送達プロファイルについてのデータを表示することができる。   The at least one additional drug pump can deliver a fixed amount of at least a second drug, and the control module can cause the second drug to achieve a specific delivery profile of the second drug at a future time. It is configurable to control the flow of At least one of the drug pump or the carrier fluid pump can be a syringe pump or an infusion pump. The display device can display data about the predicted drug delivery profiles of the first and second drugs.

制御モジュールはさらに、薬剤の流量およびキャリア流体の流量を同時に制御することによって時間の範囲内で送達点での薬剤送達レートを調節するように構成可能である。薬剤の流れにおける薬剤の濃度は時間の範囲にわたって実質的に固定可能である。制御モジュールは、少なくとも混合流のモデルを用いて算出される予測薬剤送達レートを達成するように薬剤送達レートを調節可能である。制御モジュールはさらに、目標薬剤送達を許容差内に維持しつつ、時間にわたる過剰容積送達が実質的に低減されるように薬剤送達プロファイルを調節するように構成可能である。モデルは、流体経路を通る混合流の伝播に関する複数のパラメータを含むことができる。   The control module can be further configured to adjust the drug delivery rate at the delivery point within a time range by simultaneously controlling the drug flow rate and the carrier fluid flow rate. The concentration of drug in the drug flow can be substantially fixed over a range of time. The control module is capable of adjusting the drug delivery rate to achieve at least a predicted drug delivery rate calculated using a mixed flow model. The control module can be further configured to adjust the drug delivery profile such that over volume delivery over time is substantially reduced while maintaining target drug delivery within tolerance. The model can include a plurality of parameters relating to the propagation of the mixed flow through the fluid path.

制御モジュールはさらに、時間の範囲の始めに初期薬剤流量および初期キャリア流体流量を対応の許容可能な範囲内の実質的に高い値に設定し、予め定められた時間の量が経過した後に送達点で薬剤送達プロファイルが達成可能であるように薬剤の流量およびキャリア流体の流量を低減するように構成可能である。予め定められた時間の量は、薬剤の流量およびキャリア流体の流量がそれぞれ初期薬剤流量および初期キャリア流体流量に設定された場合に混合流が流体経路を横切るのにかかる時間に実質的に等しいものであり得る。合流構造から上流に少なくとも1つの制御可能弁を配設することができ、制御モジュールは、制御可能弁を通る流れを制御することによって送達点での薬剤送達プロファイルを制御する。制御可能弁から上流に定圧弁を配設することができ、定圧弁は、制御可能弁を通って流れる流体のために制御可能弁の上流の定圧を維持するように構成される。   The control module further sets the initial drug flow rate and the initial carrier fluid flow rate to a substantially high value within a corresponding acceptable range at the beginning of the time range, and the delivery point after a predetermined amount of time has elapsed. Can be configured to reduce drug flow rate and carrier fluid flow rate so that a drug delivery profile can be achieved. The predetermined amount of time is substantially equal to the time it takes for the mixed flow to traverse the fluid path when the drug flow rate and carrier fluid flow rate are set to the initial drug flow rate and the initial carrier fluid flow rate, respectively. It can be. At least one controllable valve can be disposed upstream from the merging structure, and the control module controls the drug delivery profile at the delivery point by controlling the flow through the controllable valve. A constant pressure valve can be disposed upstream from the controllable valve, and the constant pressure valve is configured to maintain a constant pressure upstream of the controllable valve for fluid flowing through the controllable valve.

本明細書中に記載の方法およびシステムは、以下を含む数多くの有利および利点を与える(そのうちいくつかは、そのさまざまな局面および実現例のうちいくつかでのみ達成されることがある)。一般的に、数学モデルに部分的に基づくアルゴリズムを用いて互いに関連して1つ以上の薬剤ポンプおよびキャリア流体ポンプを制御することにより、送達点での薬剤送達の変更に対する正確な制御が容易になる。たとえば、本明細書中に記載のモデルを用いて、送達点で特定の送達プロファイルが達成されるようにいつどのように薬剤注入ポンプでの出力プロファイルを変更しなければならないかを予測することができる。薬剤注入ポンプの活性化と適切な量の薬剤が実際に送達点に達する時間との間の遅延を大幅に減らして、これにより特に救命救急設定での迅速な薬剤送達を容易にすることができる。薬剤送達プロファイルに対する正確な制御および危険な状況を検出するための警告システムは、潜在的に命に係わる薬剤送達ばらつきを回避し、薬剤注入ポンプをはるかにより確実かつ安全なものにする。さらに、正確な制御は、送達される流体の容積を最小限にできる能力も可能にする。これは、注入される医薬を臓器の機能が損なわれた患者に送達する際の重要な考慮点である。本明細書中に記載の方法およびシステムを、送達点での薬剤送達プロファイルを予測するのに、また予測される送達プロファイルが許容されるまたは安全な範囲外にある場合にアラームをトリガするのにも、用いることができる。その抵抗を実質的に連続してまたは連続して制御可能な1つ以上の抵抗弁を用いることにより、実質的に一定の上流圧力下で所望の設定に従って流れを制御することができる。   The methods and systems described herein provide a number of advantages and advantages, including the following (some of which may only be achieved in some of its various aspects and implementations). In general, controlling one or more drug pumps and carrier fluid pumps in relation to each other using an algorithm based in part on a mathematical model facilitates precise control over changes in drug delivery at the delivery point Become. For example, using the model described herein, predicting when and how the output profile at the drug infusion pump must be changed so that a specific delivery profile is achieved at the delivery point it can. Significantly reduce the delay between the activation of the drug infusion pump and the time when the appropriate amount of drug actually reaches the delivery point, which can facilitate rapid drug delivery, especially in a critical care setting . Precise control over the drug delivery profile and warning system to detect dangerous situations avoid potentially life-threatening drug delivery variability and make the drug infusion pump much more reliable and safe. Furthermore, precise control also allows the ability to minimize the volume of fluid delivered. This is an important consideration when delivering infused medications to patients with impaired organ function. The methods and systems described herein can be used to predict a drug delivery profile at a delivery point and to trigger an alarm if the predicted delivery profile is outside the acceptable or safe range. Can also be used. By using one or more resistance valves whose resistance can be controlled substantially continuously or continuously, the flow can be controlled according to the desired setting under a substantially constant upstream pressure.

他に規定されなければ、本明細書中で用いるすべての技術的および科学的用語は、当業者が一般的に理解するのと同じ意味を有する。本明細書中に記載のものと同様のまたは均等の方法および材料を用いることができるが、好適な方法および材料を以下に記載する。本明細書中で言及するすべての刊行物、特許出願、特許、および他の文献は、その全体が引用により援用される。競合する場合は、定義を含む本明細書が優先する。さらに、材料、方法、および例は例示にすぎず、限定を意図しない。   Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Although methods and materials similar or equivalent to those described herein can be used, suitable methods and materials are described below. All publications, patent applications, patents, and other references mentioned herein are incorporated by reference in their entirety. In case of conflict, the present specification, including definitions, will control. In addition, the materials, methods, and examples are illustrative only and not intended to be limiting.

発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および請求項から明らかになるであろう。   Other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description and from the claims.

流体の送達を制御するためのシステムの例の概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram of an example system for controlling fluid delivery. FIG. 流体の送達を制御するためのシステムの別の例の概略ブロック図である。FIG. 6 is a schematic block diagram of another example of a system for controlling fluid delivery. 管の内半径と管を通る流れとの間の関係を示すプロットの図である。FIG. 5 is a plot showing the relationship between the inner radius of a tube and the flow through the tube. 合流構造の例の図である。It is a figure of the example of a merging structure. 薬剤送達始まり遅延を減らすための動作のシーケンスの例のフローチャートである。It is a flowchart of the example of the sequence of the operation | movement for reducing the delay of a medicine delivery start. 流体経路に沿った薬剤の濃度の例の概略グラフの図である。FIG. 6 is a schematic graph of an example of drug concentration along a fluid path. フィードバックループのブロック図である。It is a block diagram of a feedback loop. 薬剤送達プロファイルを制御するための動作のシーケンスの例のフローチャートである。6 is a flowchart of an example sequence of operations for controlling a drug delivery profile. コンピュータシステムの概略図である。1 is a schematic diagram of a computer system. 薬剤送達始まり遅延の例における低減を図示するプロットの図である。FIG. 6 is a plot illustrating the reduction in an example of drug delivery onset delay. 薬剤送達始まり遅延の例における低減を図示するプロットの図である。FIG. 6 is a plot illustrating the reduction in an example of drug delivery onset delay. 薬剤送達始まり遅延の例における低減を図示するプロットの図である。FIG. 6 is a plot illustrating the reduction in an example of drug delivery onset delay. 薬剤送達プロファイルの例に対する改良された制御を図示するプロットの組の図である。FIG. 4 is a set of plots illustrating improved control for an example drug delivery profile.

詳細な説明
本明細書中に記載の発明は多数のやり方で実現可能である。いくつかの有用な実現例を以下に記載する。発明の実現例の記載は発明の記載ではなく、発明はこの箇所に記載される詳細な実現例に限定されるのではなく、より広い用語で請求項に記載される。
DETAILED DESCRIPTION The invention described herein can be implemented in a number of ways. Some useful implementations are described below. The description of an implementation of the invention is not a description of the invention, but the invention is not limited to the detailed implementation described in this section, but is described in broader terms in the claims.

システム概要
図1Aは、たとえば注入ポンプシステムにおける流体の送達を制御するためのシステム100の例の概略ブロック図を示す。システム100は、流体(たとえば薬剤およびキャリア流体)を目標130に圧送する複数の注入ポンプ105a、105b、および105c(一般的に105)を含む。複数の注入ポンプ105からの流体は合流構造120で互いと混合され、流体経路123にわたって搬送され、送達点125で目標130に送達される。注入ポンプ105の流体出力は、おそらくはインターフェイスモジュール110と通信する計算装置115によって制御可能である。インターフェイスモジュール110は図1Aでは別個のユニットとして示されるとしても、いくつかの実現例では、インターフェイスモジュール110は注入ポンプ105または計算装置150上に常駐してもよい。
System Overview FIG. 1A shows a schematic block diagram of an example of a system 100 for controlling delivery of fluid, for example, in an infusion pump system. System 100 includes a plurality of infusion pumps 105a, 105b, and 105c (generally 105) that pump fluid (eg, drug and carrier fluid) to target 130. Fluid from the multiple infusion pumps 105 is mixed with each other at the merging structure 120, transported across the fluid path 123, and delivered to the target 130 at the delivery point 125. The fluid output of the infusion pump 105 is possibly controllable by a computing device 115 that communicates with the interface module 110. Although interface module 110 is shown as a separate unit in FIG. 1A, in some implementations interface module 110 may reside on infusion pump 105 or computing device 150.

注入ポンプ105によって圧送される薬剤は、液体の形態で目標に投与可能な任意の化合物または組成物を含むことができる。たとえば、薬剤は、医薬、栄養分、ビタミン、ホルモン、トレーサダイ(tracer dies)、医薬化合物、化学物質、または予防、治療もしくは診断の理由のために目標に送達される任意の他の物質を含むことができる。目標130は、たとえば、ヒトの患者、動物、または植物などの任意の生物を含むことができる。いくつかの実現例では、目標130は、制御された態様で流体混合物が送達される機器(たとえば反応室)などの非生物物品も含むことができる。   The drug pumped by infusion pump 105 can include any compound or composition that can be administered to the target in liquid form. For example, the medicament may comprise a medicament, nutrient, vitamin, hormone, tracer dies, pharmaceutical compound, chemical, or any other substance delivered to the target for prophylactic, therapeutic or diagnostic reasons. it can. Target 130 may include any organism, such as a human patient, animal, or plant, for example. In some implementations, the target 130 can also include a non-biological article such as a device (eg, a reaction chamber) to which the fluid mixture is delivered in a controlled manner.

注入ポンプ105は典型的に、目標の部分において、たとえば以上言及した薬剤などの流体を導入するために用いられる。たとえば、薬剤を患者の循環系に導入するのに注入ポンプ105を用いることができる。一般的に、注入ポンプ105は、ある期間にわたって制御された量の流体を投与する。いくつかの実現例では、注入ポンプ105は、連続した流量で流体を一定量供給する。いくつかの実現例では、注入ポンプ105は、予め定められた量の流体を、予め定められた時間間隔後に繰返して一定量供給する。たとえば、注入ポンプ105は、毎時、毎分などに0.1mlの所与の薬剤を一定量供給するように構成可能である。いくつかの実現例では、注入ポンプ105は、たとえば、医療従事者または患者すらが指示するように要求に応じて流体を一定量供給するように構成可能である。そのような場合、注入ポンプ105は、潜在的に危険な量を一定量供給しないようにするための過量保護システムも含むことができる。たとえば、注入ポンプ105は、好ましくない薬剤の相互作用のおそれがある場合または特定される安全限界外のポンプのパラメータをオペレータが設定する場合に活性化する安全特徴(たとえばアラームおよび早期シャットダウン)を備える「スマートポンプ」であることができる。   Infusion pump 105 is typically used to introduce a fluid, such as a drug as mentioned above, in a target portion. For example, infusion pump 105 can be used to introduce medication into the patient's circulatory system. In general, infusion pump 105 dispenses a controlled amount of fluid over a period of time. In some implementations, the infusion pump 105 delivers a constant amount of fluid at a continuous flow rate. In some implementations, the infusion pump 105 repeatedly delivers a predetermined amount of fluid repeatedly after a predetermined time interval. For example, infusion pump 105 can be configured to deliver a fixed amount of a given drug of 0.1 ml every hour, every minute, and the like. In some implementations, the infusion pump 105 can be configured to deliver a volume of fluid on demand, for example as directed by a healthcare professional or even a patient. In such cases, the infusion pump 105 can also include an overdose protection system to prevent a certain amount of potentially dangerous quantities from being supplied. For example, infusion pump 105 includes safety features (eg, alarms and early shutdown) that activate when there is a risk of undesirable drug interactions or when an operator sets pump parameters outside specified safety limits. Can be a “smart pump”.

注入ポンプ105はさまざまなやり方で動作することができる。たとえば、注入ポンプ105は、シリンジの貯留部に流体が保持され、可動ピストンが流体の一定量供給を制御するシリンジポンプであり得る。いくつかの実現例では、注入ポンプ105は、伸縮可能なバルーン状の貯留部に流体が保持され、バルーンの弾性壁からの圧力が流体を一定量供給するエラストマーポンプであり得る。注入ポンプ105は、1組のローラが可撓性の配管の長さに沿って押下し、これにより配管を通して流体を一定量供給する蠕動ポンプも含むことができる。ポンプシステムのいくつかの実現例では他の推進機構を用いてもよい。注入ポンプ105は、流体がおそらくは異なるレートで複数の貯留部から一定量供給される複数チャネルポンプであることもできる。   Infusion pump 105 can operate in a variety of ways. For example, the infusion pump 105 may be a syringe pump in which fluid is held in a syringe reservoir and a movable piston controls a certain amount of fluid supply. In some implementations, the infusion pump 105 may be an elastomeric pump in which fluid is retained in a stretchable balloon-like reservoir and pressure from the balloon's elastic wall supplies a fixed amount of fluid. The infusion pump 105 can also include a peristaltic pump in which a set of rollers press down along the length of the flexible tubing, thereby supplying a certain amount of fluid through the tubing. In some implementations of the pump system, other propulsion mechanisms may be used. The infusion pump 105 can also be a multi-channel pump where fluid is supplied in a fixed amount from multiple reservoirs, possibly at different rates.

注入ポンプ105は、注入ポンプから出力される流体を制御する制御信号を受信する1つ以上のポートも含むことができる。たとえば、注入ポンプ105は、流体出力を制御する圧力を調整するアクチュエータのための制御信号を受信するためのユニバーサルシリアルバス(USB)ポートを含むことができる。いくつかの実現例では、注入ポンプ105は、制御信号を受信するためのワイヤレス受信器(たとえば、ブルートゥース(登録商標)受信器、赤外線受信器など)を特徴とすることができる。いくつかの実現例では、注入ポンプ105は、注入ポンプがワイヤレスローカルエリアネットワーク(WLAN)などのワイヤレスネットワーク上で制御信号を受信することができるようにWiFi対応にされてもよい。いくつかの実現例では、注入ポンプ105は、有線およびワイヤレスネットワークの任意の組合せ上で制御信号を受信するように構成されてもよい。   Infusion pump 105 may also include one or more ports that receive control signals that control the fluid output from the infusion pump. For example, infusion pump 105 may include a universal serial bus (USB) port for receiving control signals for an actuator that regulates the pressure that controls the fluid output. In some implementations, infusion pump 105 can feature a wireless receiver (eg, a Bluetooth receiver, an infrared receiver, etc.) for receiving control signals. In some implementations, infusion pump 105 may be WiFi enabled so that the infusion pump can receive control signals over a wireless network, such as a wireless local area network (WLAN). In some implementations, infusion pump 105 may be configured to receive control signals on any combination of wired and wireless networks.

いくつかの実現例では、注入ポンプのうち1つ(たとえば、注入ポンプ105c)は、合流構造で(1つ以上の他の注入ポンプから一定量供給される)薬剤と混合されるキャリア流体を一定量供給し、混合された流体が目標に送達される。一般的に、送達される薬剤からの容積の量は小さく、したがって、目標に送達される流体のかなりの部分をキャリア流体が構成する。ポリマー材料などのさまざまな物質をキャリア流体として用いることができる。キャリア流体のいくつかの特性は、十分な薬物負荷能力(drug-loading capacity)、薬物負荷された場合の水溶性、好適な分子または重量範囲、体液中の安定したキャリア−薬剤結合、生物分解性、非毒性、および一般的生体適合性を含むことができる。いくつかの実現例では、キャリア流体が非免疫原性であることも望ましいことがある。キャリア流体はさまざまなやり方で薬剤を搬送することができる。いくつかの実現例では、キャリア流体は基質として働き、薬剤は基質を通して均一に分散されて運ばれる。いくつかの実現例では、キャリア流体は溶媒として働き、薬剤はキャリア流体内に溶解される。いくつかの実現例では、薬剤はキャリア流体の分子に化学的または磁気的に結合可能でもある。たとえば可溶性ポリマー、生物分解性または生腐食性ポリマー、および粘膜付着性ポリマーなどのさまざまなポリマー材料をキャリア流体として用いることができる。一般的に臨床使用される典型的なキャリア流体は、0.9%塩化ナトリウム(規定食塩液)および5%デキストロース水溶液(D5W)を含むことができる。尤も、いくつかの実現例では他のキャリア流体を用いることができる。   In some implementations, one of the infusion pumps (eg, infusion pump 105c) provides a constant carrier fluid to be mixed with the drug (supplied in a fixed amount from one or more other infusion pumps) in a combined structure. Deliver and deliver the mixed fluid to the target. In general, the amount of volume from the delivered drug is small, so the carrier fluid constitutes a significant portion of the fluid delivered to the target. Various materials such as polymeric materials can be used as the carrier fluid. Some properties of the carrier fluid are: sufficient drug-loading capacity, water solubility when loaded with drug, suitable molecular or weight range, stable carrier-drug binding in body fluids, biodegradability Non-toxic, and general biocompatibility. In some implementations, it may also be desirable for the carrier fluid to be non-immunogenic. The carrier fluid can carry the drug in a variety of ways. In some implementations, the carrier fluid acts as a substrate, and the drug is transported uniformly through the substrate. In some implementations, the carrier fluid acts as a solvent and the drug is dissolved in the carrier fluid. In some implementations, the agent may also be chemically or magnetically conjugated to a carrier fluid molecule. A variety of polymeric materials can be used as the carrier fluid, such as soluble polymers, biodegradable or bioerodible polymers, and mucoadhesive polymers. A typical carrier fluid commonly used clinically can include 0.9% sodium chloride (normal saline) and 5% aqueous dextrose (D5W). However, other carrier fluids can be used in some implementations.

図1Aは、薬剤を一定量供給するための注入ポンプ105aおよび105bを2つだけならびにキャリア流体を一定量供給するための注入ポンプ105cを1つだけ示すとしても、より多くのまたはより少ない数の注入ポンプも可能である。たとえば、システムは、薬剤を一定量供給するための単一の注入ポンプおよびキャリア流体を一定量供給するための単一の注入ポンプのみを特徴としてもよい。いくつかの実現例では、複数の薬剤を一定量供給するためにより多くの数の注入ポンプ(たとえば、3つまたは4つまたはそれ以上)を用いることができる。いくつかの実現例では、2つ以上の異なる種類のキャリア流体を一定量供給するために複数の注入ポンプを用いることができる。   FIG. 1A shows more or less numbers even though only two infusion pumps 105a and 105b for delivering a constant amount of drug and only one infusion pump 105c for supplying a constant amount of carrier fluid are shown. An infusion pump is also possible. For example, the system may feature only a single infusion pump for delivering a fixed volume of medication and a single infusion pump for supplying a fixed volume of carrier fluid. In some implementations, a greater number of infusion pumps (eg, 3 or 4 or more) can be used to deliver a fixed amount of multiple drugs. In some implementations, multiple infusion pumps can be used to deliver a quantity of two or more different types of carrier fluids.

一般的に、注入ポンプ105cから一定量供給されるキャリア流体および他の注入ポンプ(たとえば105aおよび105b)から一定量供給される1つ以上の薬剤を合流構造120でともに混合する。いくつかの実現例では、合流構造120は、キャリア流体の流れを収容するための1つの主入口121と、薬剤の流れを収容するための複数の補助入口122とを有するマニフォルドである。合流構造120の入口の形状、大きさ、および数は、システムで用いられる注入ポンプ105の数に依存することができる。図1Aに示される合流構造120は、注入ポンプ105aおよび105bから一定量供給される薬剤を収容するための2つのふさがっている補助入口と、注入ポンプ105cから一定量供給されるキャリア流体を収容するための1つの主入口121とを特徴とする。しかしながら、より多くの数の注入ポンプのために、合流構造120は、必要に応じて、付加的な主入口121および/または補助入口122を有することができる。いくつかの実現例では、合流構造120は、主入口および補助入口よりもむしろ、入口を1種類のみ含んでもよい。いくつかの実現例では、合流構造は、実際の流体の流れを測定しかつ比較する流れ/圧力センサを組入れることができる。そのような合流構造は、実際の流量と意図する流量とが合致していることを確認するのに用いることができる付加的なデータを与えることができる。   In general, a carrier fluid supplied in a fixed amount from infusion pump 105c and one or more drugs supplied in a fixed amount from other infusion pumps (eg, 105a and 105b) are mixed together at merging structure 120. In some implementations, the merging structure 120 is a manifold having one main inlet 121 for receiving a carrier fluid flow and a plurality of auxiliary inlets 122 for receiving a drug flow. The shape, size, and number of inlets of the merging structure 120 can depend on the number of infusion pumps 105 used in the system. The merging structure 120 shown in FIG. 1A contains two closed auxiliary inlets for receiving a certain amount of drug supplied from the infusion pumps 105a and 105b and a carrier fluid supplied from the infusion pump 105c. And one main inlet 121 for the purpose. However, for a greater number of infusion pumps, the merging structure 120 can have additional main inlets 121 and / or auxiliary inlets 122 as needed. In some implementations, the merging structure 120 may include only one type of inlet, rather than a main inlet and an auxiliary inlet. In some implementations, the merging structure can incorporate a flow / pressure sensor that measures and compares the actual fluid flow. Such a merging structure can provide additional data that can be used to confirm that the actual and intended flow rates are in agreement.

いくつかの実現例では、システム100は、計算装置115と複数の注入ポンプ105との間のインターフェイスとして働くインターフェイスモジュール110を含む。インターフェイスモジュール110は、計算装置115と通信する第1の組のポートおよび注入ポンプ105と通信する第2の組のポートを特徴とすることができる。計算装置115および注入ポンプ105と通信するためのポートは実質的に異なることができる。そのような場合、インターフェイスモジュール110は、計算装置115と注入ポンプ105との間の橋渡しとして働くことができる。たとえば、注入ポンプ105aがシリアルポートを介してのみ入力を受付けるように構成される一方で、計算装置115が出力ポートとしてUSBポートのみを特徴とする場合、インターフェイスモジュール110を用いて注入ポンプ105aと計算装置115との間での通信を提供することができる。この場合、インターフェイスモジュール110は、計算装置115からの通信を受付けるUSB入力ポートおよび注入ポンプ105aと通信するシリアル出力ポートを含むことができる。そのような場合、インターフェイスモジュール110は、USB入力ポートで受信される通信をシリアル出力ポートに転送するように構成される回路構成も含む。   In some implementations, the system 100 includes an interface module 110 that serves as an interface between the computing device 115 and the plurality of infusion pumps 105. The interface module 110 can feature a first set of ports in communication with the computing device 115 and a second set of ports in communication with the infusion pump 105. The ports for communicating with computing device 115 and infusion pump 105 can be substantially different. In such cases, interface module 110 can serve as a bridge between computing device 115 and infusion pump 105. For example, if the infusion pump 105a is configured to accept input only through a serial port while the computing device 115 features only a USB port as an output port, the interface module 110 may be used to compute the infusion pump 105a. Communication with the device 115 may be provided. In this case, the interface module 110 can include a USB input port that accepts communication from the computing device 115 and a serial output port that communicates with the infusion pump 105a. In such a case, interface module 110 also includes circuitry configured to forward communications received at the USB input port to the serial output port.

いくつかの実現例では、システム100中の複数の注入ポンプ105は異なる入力ポートを有することができる。そのような場合、インターフェイスモジュール110は、異なる注入ポンプ105と通信するように構成されるさまざまな出力ポートを特徴としてもよい。一般的に、インターフェイスモジュール110の入力および/または出力ポートは、たとえば、シリアルポート、パラレルポート、USBポート、IEEE1394インターフェイス、イーサネット(登録商標)ポート、ワイヤレス送信器、ワイヤレス受信器、ブルートゥース(登録商標)モジュール、PS/2ポート、RS−232ポート、または計算装置115および/もしくは注入ポンプ105とのインターフェイスモジュール110の接続をサポートするように構成される任意の他のポートを含むことができる。インターフェイスモジュール110は付加的な回路構成を含んで、異なる種類の入力および出力ポート間の通信を容易にすることもできる。   In some implementations, multiple infusion pumps 105 in system 100 can have different input ports. In such cases, interface module 110 may feature various output ports configured to communicate with different infusion pumps 105. In general, the input and / or output ports of the interface module 110 are, for example, serial ports, parallel ports, USB ports, IEEE 1394 interfaces, Ethernet ports, wireless transmitters, wireless receivers, Bluetooth®. Modules, PS / 2 ports, RS-232 ports, or any other port configured to support connection of interface module 110 with computing device 115 and / or infusion pump 105 may be included. Interface module 110 may also include additional circuitry to facilitate communication between different types of input and output ports.

インターフェイスモジュール110は、ソフトウェアおよび/またはハードウェアモジュールの任意の組合せを用いて実現可能である。インターフェイスモジュール110は、スタンドアローンユニットとして実現されてもよく、または、たとえば計算装置115もしくは注入ポンプ105などの別の装置内に組入れ可能である。場合によっては、インターフェイスモジュール110は、インターフェイスモジュール110上の付加的な機能性の実現を可能にする処理装置を含むことができる。たとえば、インターフェイスモジュール110は、(たとえばさまざまなセンサと関連して)注入ポンプ105をモニタし、計算装置115に注入ポンプ105の性能に対する適切なフィードバックを与えるように構成可能である。そのような場合、インターフェイスモジュール110上の処理装置は、あるフィードバック情報が計算装置115に送信し返されるべきか否かを判断することができる。いくつかの実現例では、インターフェイスモジュール110は、注入ポンプ105間の通信を容易にすることもできる。いくつかの実現例では、インターフェイスモジュール110は、各々の注入ポンプおよび対応のデータを一意に識別することもできる。   The interface module 110 can be implemented using any combination of software and / or hardware modules. Interface module 110 may be implemented as a stand-alone unit or may be incorporated into another device, such as computing device 115 or infusion pump 105, for example. In some cases, the interface module 110 may include a processing device that allows additional functionality on the interface module 110 to be implemented. For example, interface module 110 can be configured to monitor infusion pump 105 (eg, in conjunction with various sensors) and provide computing device 115 with appropriate feedback on the performance of infusion pump 105. In such a case, the processing device on the interface module 110 can determine whether certain feedback information should be sent back to the computing device 115. In some implementations, the interface module 110 can also facilitate communication between the infusion pumps 105. In some implementations, the interface module 110 may also uniquely identify each infusion pump and corresponding data.

計算装置115は、たとえば、ラップトップ、デスクトップコンピュータ、またはスマートフォンなどのワイヤレス装置、パーソナルデジタルアシスタント(PDA)、アイフォーン(登録商標)、およびアイパッド(登録商標)などのタブレット装置を含むことができる。計算装置115は、注入ポンプ105から一定量供給されるべき流体の量を定めるアルゴリズムを実行するように構成可能である。いくつかの実現例では、アルゴリズムは、コンピュータ読出可能記憶装置上に有形に具体化される1組のコンピュータ読出可能命令を含むことができるソフトウェアを介して実現される。いくつかの実現例では、コンピュータ読出可能記憶装置は、たとえば、ハードディスク、コンパクトディスク、またはメモリ装置などの非一時的コンピュータ読出可能媒体であり得る。いくつかの実現例では、計算装置115は、いくつかの実現例では流体経路123に沿って流体の流れを特徴付ける数学モデルに基づいて注入ポンプ105から一定量供給すべき流体の量を定めるように構成可能である。たとえば、流体経路123に沿った流体の流れの数学モデルに基づいて、計算装置115は、送達点125で特定の薬剤送達プロファイルが達成されるように注入ポンプ105から一定量供給されるべき流体の量を定めてもよい。計算装置115は、直接にまたはインターフェイスモジュール110を介して、定められた量を注入ポンプ105に通信する。計算装置115は、有線接続、ワイヤレスネットワーク、またはその任意の組合せを介してインターフェイスモジュール110および/または注入ポンプ105と通信するように構成可能である。   The computing device 115 can include, for example, a wireless device such as a laptop, desktop computer, or smartphone, a tablet device such as a personal digital assistant (PDA), an iPhone, and an ipad. . The computing device 115 can be configured to execute an algorithm that determines the amount of fluid to be delivered from the infusion pump 105. In some implementations, the algorithm is implemented via software that can include a set of computer-readable instructions tangibly embodied on a computer-readable storage device. In some implementations, the computer readable storage device may be a non-transitory computer readable medium such as, for example, a hard disk, a compact disk, or a memory device. In some implementations, the computing device 115 may determine the amount of fluid to be delivered from the infusion pump 105 based on a mathematical model that characterizes fluid flow along the fluid path 123 in some implementations. It is configurable. For example, based on a mathematical model of fluid flow along the fluid path 123, the computing device 115 may determine the amount of fluid to be delivered from the infusion pump 105 so that a specific drug delivery profile is achieved at the delivery point 125. The amount may be determined. The computing device 115 communicates a defined amount to the infusion pump 105 directly or via the interface module 110. The computing device 115 can be configured to communicate with the interface module 110 and / or the infusion pump 105 via a wired connection, a wireless network, or any combination thereof.

いくつかの実現例では、システム100は少なくとも1つのディスプレイを含む。ディスプレイは、1つ以上の計算装置115、インターフェイスモジュール110、または注入ポンプ105の一部であることができる。他の実現例では、ディスプレイは、注入ポンプ105またはインターフェイスモジュール110のうち1つ以上に結合されるスタンドアローンユニットであることもできる。ディスプレイは、数値パラメータ、医薬品の種類、およびシステムの詳細を表示するだけでなく、ユーザが入力するパラメータに基づく予測薬剤送達プロファイルのリアルタイムグラフィック表示も提示するコンソールをユーザに提示するようにも構成可能である。これらのパラメータに基づいて、関連付けられるソフトウェアは、意図される薬剤送達プロファイル(ユーザが選択する値)およびたとえばモデルによって定められるような予測薬剤送達時間的経過を算出しかつグラフィックに表示するように構成可能である。関連がある場合、医薬品の送達レートの上下の安全境界をグラフ上に重ねることができ、重要な変曲点および時間間隔も示すことができる。グラフィック表示は、キャリア流体の流量および薬剤の流量などのパラメータの変更を反映するようにリアルタイムに更新可能である。いくつかの実現例では、ディスプレイは、電子インク画面、液晶ディスプレイ(LCD)、または発光ダイオード(LED)画面を含むことができる。アイフォーン(登録商標)またはアイパッド(登録商標)などのワイヤレス携帯型装置もディスプレイとして用いることができる。   In some implementations, the system 100 includes at least one display. The display can be part of one or more computing devices 115, interface module 110, or infusion pump 105. In other implementations, the display can be a stand-alone unit coupled to one or more of infusion pump 105 or interface module 110. The display can be configured to present users with a console that not only displays numerical parameters, drug types, and system details, but also presents a real-time graphical display of the predicted drug delivery profile based on the parameters entered by the user It is. Based on these parameters, the associated software is configured to calculate and graphically display the intended drug delivery profile (the value selected by the user) and the predicted drug delivery time course as defined by the model, for example. Is possible. Where relevant, safety boundaries above and below the drug delivery rate can be overlaid on the graph, and important inflection points and time intervals can also be shown. The graphical display can be updated in real time to reflect changes in parameters such as carrier fluid flow rate and drug flow rate. In some implementations, the display can include an electronic ink screen, a liquid crystal display (LCD), or a light emitting diode (LED) screen. Wireless portable devices such as iPhone® or Eyepad® can also be used as a display.

いくつかの実現例では、計算装置115は、システム100のさまざまな部分での流れのプロファイルをモニタするように構成可能である。そのような流れのプロファイルを検出するためにさまざまな部分に1つ以上のセンサを配備することができる。たとえば、センサは、注入ポンプ105aによって一定量供給される実際の薬剤の量を検出して、フィードバックループを介して情報を計算装置115に与えてもよい。同様に、注入ポンプ105cによって一定量供給されるキャリア流体の量を検出するセンサも配備することができる。いくつかの実現例では、1つ以上のセンサは、流体経路123中の混合流のさまざまなパラメータを検出することができる。そのようなパラメータは、たとえば、特定の点での流量または速度、混合物中の特定の薬剤の量、混合物中のキャリア流体の量などを含むことができる。センサからのデータは計算装置115(またはおそらくはインターフェイスモジュール110)で分析され、ディスプレイ上にグラフィックに表わされることができる。   In some implementations, the computing device 115 can be configured to monitor flow profiles in various parts of the system 100. One or more sensors can be deployed at various locations to detect such a flow profile. For example, the sensor may detect the actual amount of drug delivered by the infusion pump 105a and provide information to the computing device 115 via a feedback loop. Similarly, a sensor that detects the amount of carrier fluid supplied by the infusion pump 105c by a fixed amount can be provided. In some implementations, one or more sensors can detect various parameters of the mixed flow in the fluid path 123. Such parameters can include, for example, the flow rate or speed at a particular point, the amount of a particular drug in the mixture, the amount of carrier fluid in the mixture, and the like. Data from the sensor can be analyzed by computing device 115 (or possibly interface module 110) and presented graphically on a display.

いくつかの実現例では、薬剤送達プロファイルのあるパラメータが正常なまたは安全な範囲外にあると検出されれば、視覚的および/または可聴アラームをトリガすることができる。たとえば、将来の時点で送達されると(たとえば予測モデルによって)予測される薬剤の量が許される範囲外にあると判断されると、可聴および/または視覚的アラームをトリガすることができる。いくつかの実現例では、現在の薬剤の流量、現在のキャリア流体のレート、または予測される薬剤送達プロファイルのうち少なくとも1つがいつ対応の予め規定された範囲外にあるかを検出するのに基づいて、アラームをトリガすることができる。対応の予め規定された範囲は、(たとえば、薬剤ライブラリまたは薬剤関連のパラメータを記憶するためのデータベース中に)予め記憶され、アラームをトリガすべきか否かを判断する計算装置が利用できるようにされ得る。グラフィック表示は、(たとえば点滅する値または色の変更を用いて)これらのアラームを視覚的に反映するようにも構成可能である。ソフトウェアは、現在の瞬間に予想しないまたは安全でない値だけでなく、現在の設定が維持されれば将来起こると予測されるそのような値にも基づいてアラームまたは警告をトリガするようにも構成可能である。さらに、ソフトウェアは、キャリアの流れの予定していない停止などのポンプからのフィードバックを介した誤作動についてモニタする、およびこれに応じて警告を与えるように構成可能である。アラームをトリガすべきか否かは、計算装置115、インターフェイスモジュール110、または注入ポンプ105によって判断可能である。そのようなアラームと、特定の薬剤プロファイルをそれに対して比較すべき受入れ可能な薬剤パラメータの薬剤ライブラリとは、米国特許第5,681,285号にさらに詳細に記載され、その全内容がここに引用により援用される。   In some implementations, a visual and / or audible alarm can be triggered if a certain parameter of the drug delivery profile is detected to be outside the normal or safe range. For example, an audible and / or visual alarm can be triggered when it is determined that the amount of drug expected to be delivered at a future time (eg, by a predictive model) is outside an acceptable range. In some implementations, based on detecting when at least one of current drug flow rate, current carrier fluid rate, or predicted drug delivery profile is outside a corresponding predefined range. Alarm can be triggered. The corresponding predefined range is pre-stored (eg, in a database for storing drug libraries or drug-related parameters) and made available to a computing device that determines whether an alarm should be triggered. obtain. The graphical display can also be configured to visually reflect these alarms (eg, using a blinking value or color change). The software can be configured to trigger alarms or warnings based not only on unexpected or unsafe values at the current moment, but also on those values that are expected to occur in the future if the current settings are maintained It is. In addition, the software can be configured to monitor for malfunctions via feedback from the pump, such as an unplanned outage of carrier flow, and to provide a warning accordingly. Whether the alarm should be triggered can be determined by the computing device 115, the interface module 110, or the infusion pump 105. Such alarms and a drug library of acceptable drug parameters against which a specific drug profile should be compared are described in further detail in US Pat. No. 5,681,285, the entire contents of which are here Incorporated by reference.

流体経路123は、注入ポンプ105から一定量供給される(かつ合流構造120でともに混合される)流体の、目標130への伝播を容易にする。一般的に、流体経路123は送達点125で終端する。目標130がヒトの患者または動物である場合、送達点125は、たとえば、流体経路123を通って伝播される流体の、静脈内、骨内、皮下、動脈、髄腔内、または硬膜外送達を容易にすることができる。   The fluid path 123 facilitates the propagation of fluid supplied from the infusion pump 105 (and mixed together at the confluence structure 120) to the target 130. In general, the fluid path 123 terminates at a delivery point 125. If the target 130 is a human patient or animal, the delivery point 125 can be, for example, intravenous, intraosseous, subcutaneous, arterial, intrathecal, or epidural delivery of fluid propagated through the fluid pathway 123. Can be made easier.

流体経路123は1つ以上の構成要素を含むことができる。いくつかの実現例では、合流構造120(たとえばマニフォルド)を流体経路123の一部と考えることができる。流体経路123は、たとえば、管(たとえば静脈内管)、カテーテル(たとえば血管アクセスカテーテル)、針、ストップコック、および継手のうち1つ以上も含むことができる。いくつかの実現例では、流体経路123の構成要素は、1つ以上の対応の構造的パラメータを用いて表わすことができる。構造的パラメータは、たとえば、マニフォルド中の入口の数、カテーテルの長さ、直径、または容積、流体経路中の屈曲部の数、および流体経路123の容積を含むことができる。いくつかの実現例では、流体経路123は、注入ポンプ105と合流構造120との間の流体経路の少なくとも部分も含むことができる。いくつかの実現例では、流体経路123の容積は「デッドボリューム」と称される。いくつかの実現例では、「デッドスペース」という用語を「デッドボリューム」の均等な用語として用いる。   The fluid path 123 can include one or more components. In some implementations, the merging structure 120 (eg, a manifold) can be considered part of the fluid path 123. The fluid path 123 can also include, for example, one or more of a tube (eg, an intravenous tube), a catheter (eg, a vascular access catheter), a needle, a stopcock, and a fitting. In some implementations, the components of the fluid path 123 can be represented using one or more corresponding structural parameters. Structural parameters can include, for example, the number of inlets in the manifold, the length, diameter, or volume of the catheter, the number of bends in the fluid path, and the volume of the fluid path 123. In some implementations, the fluid path 123 can also include at least a portion of the fluid path between the infusion pump 105 and the merging structure 120. In some implementations, the volume of the fluid path 123 is referred to as “dead volume”. In some implementations, the term “dead space” is used as an equivalent term for “dead volume”.

図1Bは、流体の送達を制御するためのシステム150の別の例の概略ブロック図を示す。システム150は、目標130へ流体(たとえば薬剤およびキャリア流体)を送達する複数の流体源152a、152b、および152c(一般的に152)を含む。複数の源152からの流体は合流構造120で互いと混合され、流体経路123に沿って搬送され、送達点125で目標130に送達される。流体源152のうち1つ以上は(静脈内(IV)流体容器などの)容器であり得、そこから、流体が、重力または(内部または外部で与えられる)加圧を含むがこれに限定されない流体送達の付加的な方法によって合流構造120へ流れる。流体源152のうち1つ以上は、図1Aを参照して上述した注入ポンプ105などの注入ポンプであり得る。いくつかの実現例では、容器と注入ポンプとの組合せを複数の流体源152として用いることができる。たとえば、容器から薬剤を与えることができる一方で、注入ポンプからキャリア流体を与える。   FIG. 1B shows a schematic block diagram of another example of a system 150 for controlling fluid delivery. The system 150 includes a plurality of fluid sources 152a, 152b, and 152c (generally 152) that deliver fluid (eg, drug and carrier fluid) to the target 130. Fluid from the plurality of sources 152 is mixed with each other at the confluence structure 120, conveyed along the fluid path 123, and delivered to the target 130 at the delivery point 125. One or more of the fluid sources 152 can be containers (such as intravenous (IV) fluid containers) from which fluid includes, but is not limited to, gravity or pressurization (given internally or externally). Flow to the confluence structure 120 by an additional method of fluid delivery. One or more of the fluid sources 152 may be an infusion pump, such as the infusion pump 105 described above with reference to FIG. 1A. In some implementations, a combination of containers and infusion pumps can be used as multiple fluid sources 152. For example, medication can be delivered from a container while carrier fluid is delivered from an infusion pump.

システム150は、源152と合流構造120との間に制御可能弁155をさらに含む。いくつかの実現例では、制御可能弁155を各々の源152と合流構造120との間に置くことができる。これに代えて、源152のうち少なくとも1つを、制御可能弁155を介在させずに合流構造に直接に接続可能である。いくつかの実現例では、制御可能弁155が源152と合流構造120との間に置かれる場合、システム150は、対応の源152と制御可能弁155との間に定圧弁160も含むことができる。このように、定圧弁160は制御可能弁155から「上流」に位置する。   System 150 further includes a controllable valve 155 between source 152 and merging structure 120. In some implementations, a controllable valve 155 can be placed between each source 152 and the merging structure 120. Alternatively, at least one of the sources 152 can be directly connected to the merging structure without the controllable valve 155 being interposed. In some implementations, if controllable valve 155 is placed between source 152 and merging structure 120, system 150 may also include constant pressure valve 160 between corresponding source 152 and controllable valve 155. it can. Thus, the constant pressure valve 160 is located “upstream” from the controllable valve 155.

定圧弁は制御可能弁155を通って流れる流体のために一定の上流圧力を維持するように構成可能である。いくつかの実現例では、源152によっても一定の上流圧力を維持することができる。たとえば、源152が被制御注入ポンプである場合、注入ポンプは、一定の上流圧力を維持するように構成可能である。場合によっては、重力流、静脈内ポンプ流、または他の機構によっても定圧を維持することができる。いくつかの実現例では、静脈内ポンプを用いて、直線状に並んだ定圧弁160の定格容量を超える圧力差を与えることができる。   The constant pressure valve can be configured to maintain a constant upstream pressure for the fluid flowing through the controllable valve 155. In some implementations, the source 152 can also maintain a constant upstream pressure. For example, if the source 152 is a controlled infusion pump, the infusion pump can be configured to maintain a constant upstream pressure. In some cases, constant pressure can be maintained by gravity flow, intravenous pump flow, or other mechanisms. In some implementations, an intravenous pump can be used to provide a pressure differential that exceeds the rated capacity of linear pressure regulators 160.

制御可能弁155は、合流構造120に入る流れに対して制御可能な抵抗を与えるように構成可能である。たとえば、制御可能弁155は、一定の上流圧力下で所望の設定に従って流れを制限するように構成可能である。所望の設定は、たとえば以下の式を適用することによって、流体力学の原則から演繹可能である。   The controllable valve 155 can be configured to provide a controllable resistance to the flow entering the merging structure 120. For example, controllable valve 155 can be configured to restrict flow according to a desired setting under a constant upstream pressure. The desired setting can be deduced from the principles of hydrodynamics, for example by applying the following equation:

Q=(K・P・r4)/(n・l) (1)
式中、Qは流れを表わし、Kは定数であり、Pは上流圧力と下流圧力との間の差を表わし、rは定圧弁と制御可能弁とを接続する管の半径であり、nは流体の粘度を表し、lは管の長さである。
Q = (K · P · r 4 ) / (n · l) (1)
Where Q represents the flow, K is a constant, P represents the difference between the upstream and downstream pressures, r is the radius of the tube connecting the constant pressure valve and the controllable valve, and n is Represents the viscosity of the fluid, l is the length of the tube.

管の長さは固定されるので、実質的に一定の粘度の流体については、流れは半径の4乗に比例する。したがって、流れは、制御可能弁155を用いて管の半径(または断面積)を制御することができれば制御可能である。さまざまな種類の制御可能弁155を本明細書中に記載の方法およびシステムで用いることができる。いくつかの実現例では、制御可能弁155は、弁が配設される管の断面積を変えるように構成可能なピンチ弁である。たとえば、制御可能弁155は、管に対して力を加えて管の断面積を変えることができる掴み具またはクランプを含むことができる。いくつかの実現例では、配管157の内径または断面積の実質的に連続した管理は、特定される流体の容積の精密な送達を与えることができる。場合によっては、流れに対する抵抗は、弁155に供給されるエネルギに比例することができる。供給されるエネルギは、電気エネルギ、空気エネルギ、または別の形態であり得る。   Since the tube length is fixed, for a fluid of substantially constant viscosity, the flow is proportional to the fourth power of the radius. Thus, the flow can be controlled if the controllable valve 155 can be used to control the radius (or cross-sectional area) of the tube. Various types of controllable valves 155 can be used in the methods and systems described herein. In some implementations, the controllable valve 155 is a pinch valve that can be configured to change the cross-sectional area of the tube in which the valve is disposed. For example, the controllable valve 155 can include a gripper or clamp that can apply a force to the tube to change the cross-sectional area of the tube. In some implementations, a substantially continuous management of the inner diameter or cross-sectional area of the tubing 157 can provide precise delivery of a specified fluid volume. In some cases, the resistance to flow can be proportional to the energy supplied to valve 155. The energy supplied can be electrical energy, air energy, or another form.

いくつかの実現例では、制御可能弁155は、電気的に制御されて、管上の弁が付与する力を変えることができる1つ以上のアクチュエータを含むことができる。1つ以上のアクチュエータは、たとえば、合金を通る電流の大きさに基づいて形状を変更する形状記憶合金を含むことができる。制御可能弁155によって加えられる力の量は、たとえば、形状記憶合金を通る電流を変えることによって制御可能である。   In some implementations, the controllable valve 155 can include one or more actuators that can be electrically controlled to change the force applied by the valve on the tube. The one or more actuators can include, for example, a shape memory alloy that changes shape based on the magnitude of the current through the alloy. The amount of force applied by the controllable valve 155 can be controlled, for example, by changing the current through the shape memory alloy.

形状記憶合金の例は、Ni−Ti、すなわちニッケルチタン合金である。銅−亜鉛−アルミニウム−ニッケルまたは銅−アルミニウム−ニッケルなどの他の好適な形状記憶合金も用いることができる。形状記憶合金は典型的に、材料の相転移温度を下回る温度でのマルテンサイト相から相転移温度を通して加熱される際のオーステナイト相への熱弾性相変態を経る。相転移温度よりも下では、合金は塑性変形され、元の形状に戻る点である相転移温度を通して加熱されるまでは変形されたままである。形状記憶合金材料の比抵抗特性を、これを対応の相転移温度を上回る温度に加熱するのに用いることができる。たとえば、形状記憶合金からなる要素を通して電流が流れると、要素は、相転移温度を上回る温度に加熱されることができる。これは次に要素の形状を変更することができる。形状記憶合金要素は、さまざまな変形状態の弁155の掴み具またはクランプに対して当該要素が可変の力を与えるように、制御可能弁155の中に配設可能である。   An example of a shape memory alloy is Ni-Ti, that is, a nickel titanium alloy. Other suitable shape memory alloys such as copper-zinc-aluminum-nickel or copper-aluminum-nickel can also be used. Shape memory alloys typically undergo a thermoelastic phase transformation from a martensite phase at a temperature below the phase transition temperature of the material to an austenite phase when heated through the phase transition temperature. Below the phase transition temperature, the alloy is plastically deformed and remains deformed until heated through the phase transition temperature, the point at which it returns to its original shape. The resistivity characteristics of the shape memory alloy material can be used to heat it to a temperature above the corresponding phase transition temperature. For example, when current flows through an element made of a shape memory alloy, the element can be heated to a temperature above the phase transition temperature. This can then change the shape of the element. The shape memory alloy element can be disposed in the controllable valve 155 such that the element provides a variable force against the gripping or clamping of the valve 155 in various deformed states.

いくつかの実現例では、制御弁155のうち1つ以上をインターフェイスモジュール110からの電気制御信号によって制御可能である。制御信号は、対応の制御可能弁155を通る流れの所望の量に基づくことができ、本明細書中に記載の予測モデルを用いて定めることができる。いくつかの実現例では、源からの流量がインターフェイスモジュールによって制御されるのではなく、代わりに、流れは、定圧弁160によって確実にすることができる定圧下で制御可能弁155を制御することによって制御される。いくつかの実現例では、インターフェイスモジュール110を用いて1つ以上の源152および1つ以上の制御可能弁155を制御することができる。たとえば、薬剤の流れを制御可能弁155を介して制御可能である一方で、キャリア流体を源の出力を制御することによって制御する。いくつかの実現例では、インターフェイスモジュールからの制御信号を異なる形態(たとえば機械的力または空気力)に変換してアクチュエータを駆動することができる。   In some implementations, one or more of the control valves 155 can be controlled by electrical control signals from the interface module 110. The control signal can be based on the desired amount of flow through the corresponding controllable valve 155 and can be determined using the predictive model described herein. In some implementations, the flow rate from the source is not controlled by the interface module, but instead the flow is controlled by controlling the controllable valve 155 under a constant pressure that can be ensured by the constant pressure valve 160. Be controlled. In some implementations, the interface module 110 can be used to control one or more sources 152 and one or more controllable valves 155. For example, the drug flow can be controlled via controllable valve 155 while the carrier fluid is controlled by controlling the output of the source. In some implementations, the control signal from the interface module can be converted to a different form (eg, mechanical or pneumatic) to drive the actuator.

制御可能弁が配設される配管157は、典型的には可撓性材料(たとえばシリコーン)から作られるため、配管157に加えられる力は配管の断面を変更し、これにより、断面積を通って流れることができる流体の量に影響を及ぼすことができる。しかしながら、制御可能弁155によって管を通る流量の変更を可能にする他の材料または構造もこの開示の範囲内に入る。   Since the pipe 157 in which the controllable valve is disposed is typically made of a flexible material (eg silicone), the force applied to the pipe 157 changes the cross section of the pipe, thereby passing through the cross-sectional area. Can affect the amount of fluid that can flow. However, other materials or structures that allow the flow rate through the tube to be changed by the controllable valve 155 are within the scope of this disclosure.

式(1)を用いて、圧力P、配管の長さl、および流体の粘度nの任意の所与の変更について、流れQと内半径r(および結果的に断面積)との間の関係を算出することができる。図1Cは、一定の圧力降下、一定の配管長さ、および一定の流体粘度を仮定した場合の管の内半径と流れQとの間の関係を示す。図1C中の例は、管の半径が元の半径(1X)の約10%(0.1X)に低減されるにつれて非線形のレートで低減することを示す。制御可能弁を制御するのに消費される電力量は典型的に源152を制御するのに消費される電力量よりも少ないので、携帯型および/または電池で動作する薬剤送達システムなどの低電力適用例については、制御可能弁方策を用いることができる。システム150を用いることができる他の設定は、たとえば、重病の小児患者の治療を専門とするものを含む救命救急ユニット、静脈内麻酔の送達のための手術室、心臓カテーテル室を含む介入手順室を含む。   Using equation (1), the relationship between flow Q and inner radius r (and consequently cross-sectional area) for any given change in pressure P, pipe length l, and fluid viscosity n. Can be calculated. FIG. 1C shows the relationship between tube inner radius and flow Q assuming a constant pressure drop, a constant pipe length, and a constant fluid viscosity. The example in FIG. 1C shows that the radius of the tube decreases at a non-linear rate as it is reduced to about 10% (0.1X) of the original radius (1X). Since the amount of power consumed to control the controllable valve is typically less than the amount of power consumed to control the source 152, low power such as a portable and / or battery operated drug delivery system For application examples, a controllable valve strategy can be used. Other settings in which the system 150 can be used include, for example, a lifesaving unit including those specializing in the treatment of critically ill pediatric patients, an operating room for delivery of intravenous anesthesia, an interventional procedure room including a cardiac catheter room including.

ここで図2を参照して、合流構造の例であるマニフォルド205を介してデッドボリュームの例を図示する。マニフォルド205は4つの補助入口222と1つの主入口221とを含む。補助入口222は、薬剤注入ポンプから出てくる管225との接続を容易にする。主入口221は、キャリア注入ポンプから出てくる管230との接続を容易にする。いくつかの実現例では、薬剤注入ポンプおよびキャリア注入ポンプは、図1Aを参照して説明した注入ポンプ105と実質的に同様であり得る。管235は、マニフォルド205の出口232に接続される。管235は、マニフォルド205をカテーテル240に接続する。いくつかの実現例では、カテーテル240は、9Frイントロデューサ、8Frシース、または8.5Frシースなどのさまざまなサイズのイントロデューサまたはシースを含むことができる。いくつかの実現例では、カテーテルは、(大人用サイズのカテーテルまたは小児患者向けサイズのカテーテルを含む)任意の標準的な単一または複数ポート中心静脈カテーテルおよび肺動脈カテーテルを含むことができる。いくつかの実現例では、カテーテルは、末梢静脈カテーテル、または動脈内、骨内、髄腔内、硬膜外、皮下、もしくは他のカテーテル、またはカニューレ装置であり得る。この例では、デッドボリュームは、星印210と星印220との間の容積である。星印210は、薬剤がまずキャリア流体に加わる点を表わし、星印220は、薬剤とキャリア流体との混合物が目標(たとえば患者の血流)に入る点を示す。この例では、星印220は、図1Aを参照して説明した送達点125も表わす。   Now referring to FIG. 2, an example of a dead volume is illustrated through a manifold 205 which is an example of a merging structure. Manifold 205 includes four auxiliary inlets 222 and one main inlet 221. The auxiliary inlet 222 facilitates connection with the tube 225 exiting from the drug infusion pump. The main inlet 221 facilitates connection with the tube 230 exiting from the carrier infusion pump. In some implementations, the drug infusion pump and the carrier infusion pump can be substantially similar to the infusion pump 105 described with reference to FIG. 1A. Tube 235 is connected to outlet 232 of manifold 205. Tube 235 connects manifold 205 to catheter 240. In some implementations, the catheter 240 can include various sizes of introducers or sheaths, such as a 9Fr introducer, an 8Fr sheath, or an 8.5Fr sheath. In some implementations, the catheter can include any standard single or multi-port central venous catheter and pulmonary artery catheter (including adult size catheters or pediatric patient size catheters). In some implementations, the catheter can be a peripheral venous catheter or an intraarterial, intraosseous, intrathecal, epidural, subcutaneous, or other catheter, or cannula device. In this example, the dead volume is the volume between the star 210 and the star 220. The asterisk 210 represents the point where the drug first enters the carrier fluid, and the asterisk 220 represents the point where the mixture of drug and carrier fluid enters the target (eg, the patient's bloodstream). In this example, the star 220 also represents the delivery point 125 described with reference to FIG. 1A.

一般的に、デッドボリュームは、目標130に到達する前に薬剤とキャリア流体との混合物が横切らなければならない空間を構成する。いくつかの実現例では、キャリア流体は、デッドボリュームを横切る伝播を加速するのに用いることができる。しかしながら、薬剤および/またはキャリアの流れが遅いそれらの実現例を含むいくつかの場合、デッドボリュームは、目標130に到達する際に注入ポンプによって一定量供給される薬剤についてかなりの遅延を引起す可能性がある。いくつかの実現例では、デッドボリュームは、流れが変えられる際にうっかり送達される薬剤の貯留部として働く。いくつかの実現例では、(対応の注入ポンプ105で一定量供給される薬剤に基づく)意図される送達プロファイルと送達点125での実際の送達プロファイルとの間の不一致は、たとえば、流れの予測モデルに基づいて流体経路123中の流れをアルゴリズム制御することによって回避することができる。そのようなアルゴリズムは、たとえば、デッドボリューム、合流構造120(たとえばマニフォルド)のパラメータ、流体経路123の構成要素(たとえば静脈内管および血管内カテーテルなど)、薬剤およびキャリア流体の流量の変更、ならびにそのような流量同士の間の関係を含む要因を考慮することができる。いくつかの実現例では、流体経路中の流れの適切なアルゴリズム制御は、所望の時点での目標130への薬剤の意図される用量を送達する際の遅延を減らす(または少なくとも決定論的にする)。   In general, the dead volume constitutes a space that the mixture of drug and carrier fluid must traverse before reaching the target 130. In some implementations, the carrier fluid can be used to accelerate propagation across the dead volume. However, in some cases, including those implementations where drug and / or carrier flow is slow, dead volume can cause a significant delay for a certain amount of drug delivered by the infusion pump when reaching target 130 There is sex. In some implementations, the dead volume serves as a reservoir for drugs that are inadvertently delivered when the flow is changed. In some implementations, discrepancies between the intended delivery profile (based on medication delivered in a fixed volume by the corresponding infusion pump 105) and the actual delivery profile at the delivery point 125 may be, for example, flow prediction This can be avoided by algorithmic control of the flow in the fluid path 123 based on the model. Such algorithms include, for example, dead volume, parameters of confluence structure 120 (eg, manifold), fluid path 123 components (eg, intravenous and intravascular catheters), drug and carrier fluid flow rate changes, and the like Factors including the relationship between such flow rates can be taken into account. In some implementations, appropriate algorithmic control of the flow in the fluid pathway reduces (or at least deterministically) delays in delivering the intended dose of drug to the target 130 at a desired time. ).

混合流のモデリング
混合流(すなわち1つ以上の薬剤とキャリア流体との混合物)のモデリングは、薬剤の送達の時間的経過(送達プロファイル)をアルゴリズム制御可能にし、これにより薬剤注入システムの使用をより安全かつより予測可能にすることができる。いくつかの実現例では、混合流のモデルを用いて、薬剤注入の案内、モニタ、視覚化、および制御を与えることができる。
Modeling mixed flows Modeling mixed flows (ie, a mixture of one or more drugs and a carrier fluid) allows for algorithmic control over the time course of drug delivery (delivery profile), thereby making the use of drug infusion systems more It can be safer and more predictable. In some implementations, a mixed flow model can be used to provide guidance, monitoring, visualization, and control of drug injection.

いくつかの実現例では、モデルに基づく視覚化は、将来的な薬剤送達プロファイルのグラフィック表示を与えることによって薬剤注入の安全性を高めることができる。たとえば、モデルに基づくグラフィック表示は、臨床医に対して、投薬、キャリア流量、ならびに血管アクセスカテーテルおよびマニフォルドの選択についての自身の決定の予測結果を示すことができる。いくつかの実現例では、訓練目的のためにモデルを用いることもできる。たとえば、薬剤注入システムの現実の挙動について臨床医(看護師、内科医、薬剤師)を訓練するための教育的ソフトウェアパッケージまたはシミュレータの基礎として、モデルを用いることができる。   In some implementations, model-based visualization can increase the safety of drug infusion by providing a graphical display of future drug delivery profiles. For example, a model-based graphical display can show the clinician the predicted results of his decision on medication, carrier flow, and vascular access catheter and manifold selection. In some implementations, the model can also be used for training purposes. For example, the model can be used as the basis of an educational software package or simulator for training clinicians (nurses, physicians, pharmacists) about the actual behavior of the drug infusion system.

いくつかの実現例では、混合流をモデリングすることは、物理的原則から導出される微分方程式を用いて流れを特徴付けることを含む。モデルではさまざまなパラメータを考えかつ説明するので、モデルを統合モデルとも称する。統合モデルは、たとえば、径方向拡散(配管またはカテーテルの壁に向かって移動する分子)、軸方向拡散(流れの軸に沿って移動する分子)、層流(滑らかなバルク流体の流れ)、および薬剤の物理化学的性質、およびこれらと他の要因との間の相互作用を含む複数の要因を考慮する。   In some implementations, modeling the mixed flow includes characterizing the flow using differential equations derived from physical principles. Since the model considers and explains various parameters, the model is also referred to as an integrated model. The integrated model can be, for example, radial diffusion (molecules moving towards the tubing or catheter wall), axial diffusion (molecules moving along the flow axis), laminar flow (smooth bulk fluid flow), and Several factors are considered, including the physicochemical properties of the drug and the interaction between these and other factors.

いくつかの実現例では、薬剤の流れ(または経時的な流体経路に沿った薬剤の濃度)のみをモデリングして薬剤の送達プロファイルを制御することができる。薬剤の流れ、薬剤の濃度、および/または混合流体の流れをモデリングするのにさまざまな予測モデルを用いることができる。混合流のモデリングと関連して次にモデルの例を説明する。説明するモデルは、薬剤の流れまたはキャリア流体の流れなどの他の流れをモデリングするように容易に拡張可能である。以下のモデルは図示の目的のために記載され、限定的と考えられるべきではないことにも留意すべきである。経時的な流体経路に沿った薬剤の濃度、薬剤の流れ、キャリアの流れ、または混合流を特徴付ける他の予測モデルが開示の範囲内に入る。   In some implementations, only the drug flow (or drug concentration along the fluid path over time) can be modeled to control the drug delivery profile. Various predictive models can be used to model drug flow, drug concentration, and / or mixed fluid flow. An example model will now be described in connection with mixed flow modeling. The model described can be easily extended to model other flows such as drug flow or carrier fluid flow. It should also be noted that the following model is described for illustrative purposes and should not be considered limiting. Other predictive models characterizing drug concentration, drug flow, carrier flow, or mixed flow along the fluid path over time fall within the scope of the disclosure.

いくつかの実現例では、混合流は、径方向拡散、軸方向拡散、および層流についてのパラメータを含むテイラー分散式を用いてモデリングされる。テイラー分散は典型的に流管中の縦分散を扱うが、速度勾配が存在する任意の種類の流れについて拡張されることもできる。いくつかの実現例では、混合流をモデリングするために用いられるテイラー分散を以下のように表わすことができる。   In some implementations, the mixed flow is modeled using a Taylor dispersion formula that includes parameters for radial diffusion, axial diffusion, and laminar flow. Taylor dispersion typically deals with longitudinal dispersion in the flow tube, but can be extended for any type of flow where velocity gradients exist. In some implementations, the Taylor dispersion used to model the mixed flow can be expressed as:

式中、Dは分子拡散係数を表わし、uは管を通る流体の軸方向速度を表わし、xは管に沿った軸方向距離を表わし、tは時間を表わし、Rは管の半径を表わし、cは物質(たとえば色素または薬剤)の濃度を表わす。パラメータuおよびcの上の短い棒は、中間または平均値を表わす。物質の濃度の平均は管の断面にわたって算出される。流れは一般的に非乱流であると仮定され、低いレイノルズ数を用いて表わすことができる。レイノルズ数は粘性力に対する慣性力の比の尺度を与える無次元数であり、所与の流れ条件についてのこれらの2種類の力の相対的重要性を定量化する。   Where D represents the molecular diffusion coefficient, u represents the axial velocity of the fluid through the tube, x represents the axial distance along the tube, t represents time, R represents the radius of the tube, c represents the concentration of the substance (eg, a dye or drug). The short bars above the parameters u and c represent intermediate or average values. The average concentration of the substance is calculated over the cross section of the tube. The flow is generally assumed to be non-turbulent and can be represented using a low Reynolds number. The Reynolds number is a dimensionless number that gives a measure of the ratio of inertial force to viscous force and quantifies the relative importance of these two types of force for a given flow condition.

いくつかの実現例では、前進差分モデルを用いて数値的に式(2)を実現することができる。実験的セットアップ下では、式(2)が表わすモデルは、定量分光測定を介して、流体通路を通って色素が流れていく際の色素を追跡することによって検証可能である。モデル中のパラメータは、さまざまなやり方で定めることができる。たとえば、分子拡散係数D(その単位はcm2/秒であり得る)を、公知の測定に基づいて検索するもしくは算出することができる、または薬剤の分子の性質に基づいて実験的に推定することができる。そのような場合、Dの値は薬剤毎に異なり得る。いくつかの実現例では、流体の中間軸方向速度は、流量の合計および流体経路123の性質から算出することができる。いくつかの実現例では、モデルに関する式は、流体経路123の断面にわたって平均される物質(薬剤、キャリア流体など)の濃度について解かれる。式は、所与の時間について流体経路の長さにわたって解くことができる。 In some implementations, equation (2) can be implemented numerically using a forward difference model. Under experimental setup, the model represented by equation (2) can be verified by tracking the dye as it flows through the fluid path via quantitative spectroscopy. The parameters in the model can be defined in various ways. For example, the molecular diffusion coefficient D (whose unit can be cm 2 / sec) can be retrieved or calculated based on known measurements, or experimentally estimated based on the molecular nature of the drug Can do. In such cases, the value of D can vary from drug to drug. In some implementations, the intermediate axial velocity of the fluid can be calculated from the sum of the flow rates and the nature of the fluid path 123. In some implementations, the equations for the model are solved for the concentration of substance (drug, carrier fluid, etc.) averaged over the cross section of the fluid path 123. The equation can be solved over the length of the fluid path for a given time.

いくつかの実現例では、モデルは、測定されたデッドボリュームよりもむしろ流体経路123の経験的デッドボリュームを用いる。経験的デッドボリュームは、たとえば、ストップコック、マニフォルド、管などの間の直径の変更、および流体経路123中の角度の変更(たとえば、ストップコックのポートはマニフォルドと直角に遭遇することができる)を含む流体経路123の不規則性を説明する。経験的デッドボリュームは、たとえば、一連の経験的デッドボリュームの候補を調べることおよび最小二乗法の意味で実験的制御曲線を最良に適合させるものを選択することによって実験的に定めることができる。いくつかの実現例では、他のモデルパラメータも実験的に定めてもよい。経験的に定められるパラメータを用いることにより、臨床状況間で異なり得る注入セットアップの精密な物理的特性に基づく複雑な計算集中モデリングの必要性を回避することができる。同様に、他のパラメータ(たとえば流体経路123を通した流体伝播性に関するパラメータ)も、適切な制御曲線を用いて経験的に推定または較正することができる。   In some implementations, the model uses the empirical dead volume of the fluid path 123 rather than the measured dead volume. An empirical dead volume is, for example, a change in diameter between a stopcock, manifold, tube, etc., and a change in angle in the fluid path 123 (eg, a stopcock port can be encountered at right angles to the manifold). The irregularity of the fluid path 123 including will be described. The empirical dead volume can be determined experimentally, for example, by examining a series of empirical dead volume candidates and selecting the one that best fits the experimental control curve in the least-squares sense. In some implementations, other model parameters may also be determined experimentally. By using empirically defined parameters, the need for complex computationally intensive modeling based on precise physical characteristics of the infusion setup that can vary between clinical situations can be avoided. Similarly, other parameters (eg, parameters related to fluid propagation through the fluid path 123) can be estimated or calibrated empirically using appropriate control curves.

いくつかの実現例では、経験的デッドボリュームを含むパラメータを、注入セット、および薬剤ポンプ、マニフォルド、配管、(マルチルーメンカテーテルの個別のルーメンを含む)カテーテル、コネクタ、ストップコックなどのその個別の構成要素についての情報を含む電子ライブラリ中に記憶することができる。この注入システム構成要素ライブラリをこの文書に記載のシステムと関連して用いることができる。そのようなライブラリに記憶することができる物理的パラメータは、各々個別の要素のデッドボリュームと、流体経路の内径、長さ、および構成などの構造的情報とを含む。そのような構成情報は、流体経路中の多数の直角屈曲(または他の流れ角度変更)および流体経路の径の変更を含むことができる。記憶される情報は、流体送達通路内で用いられる各々の物理的要素に特有であり得る。電子ライブラリは、視覚化、予測、および制御モードのいずれかで用いるために、この文書に記載されるシステムと統合することができる。いくつかの実現例では、団体内の臨床医が利用可能な各々の流体通路物理的要素の詳細が団体特有の構成要素ライブラリ内にロードされる。   In some implementations, parameters including empirical dead volumes, infusion sets, and drug pumps, manifolds, tubing, their individual configurations such as catheters (including individual lumens of multi-lumen catheters), connectors, stopcocks, etc. It can be stored in an electronic library that contains information about the elements. This infusion system component library can be used in conjunction with the system described in this document. The physical parameters that can be stored in such a library include the dead volume of each individual element and structural information such as the inner diameter, length, and configuration of the fluid path. Such configuration information can include multiple right-angle bends (or other flow angle changes) in the fluid path and changes in the diameter of the fluid path. The stored information may be specific to each physical element used within the fluid delivery passage. The electronic library can be integrated with the system described in this document for use in any of the visualization, prediction, and control modes. In some implementations, details of each fluid path physical element available to clinicians in the organization are loaded into the organization-specific component library.

いくつかの実現例では、カテーテルおよび他の注入システム要素は、バーコード、RFID、または同様のタグ付け技術を介して識別されて、カテーテルまたは他の注入システム要素の容易な自動化または半自動化識別を容易にすることができる。これに代えてまたはそのような識別方法と関連して、要素を、たとえばユーザインターフェイスの一部として提供されるスクロール可能メニューまたはプルダウンメニューを介して注入システム構成要素ライブラリから選択することができる。   In some implementations, catheters and other infusion system elements are identified via bar codes, RFID, or similar tagging techniques to facilitate easy automated or semi-automated identification of catheters or other infusion system elements. Can be easily. Alternatively or in conjunction with such an identification method, elements can be selected from the infusion system component library, for example via a scrollable menu or pull-down menu provided as part of the user interface.

いくつかの実現例では、統合モデル式を解くことにより、任意の所与の時間の、薬剤がキャリアの流れに加わる点(たとえば図2の点210)から血管内カテーテルの遠位先端(たとえば図2の点220)への流体経路123に沿った薬剤の濃度が得られ、濃度が流体経路123に沿ってどのようになっていくかを予測する。流体経路123のさまざまな部分での薬剤の濃度を知っておくことは、目標130への薬剤送達の時間的経過を予測する際に有用であり得る。そのような時間的経過の知見は、投薬の精密な制御を達成する制御アルゴリズムを作成するのに用いることができる。いくつかの実現例では、前進差分数値近似などの近似法を用いて式を解くことができる。前進差分数値近似は、(いくつかの実現例では、マニフォルド、静脈内管、およびカテーテルを含むことができる)流体経路123を多数の小さな別々のセグメントに分けることを含むことができる。そのような場合、各セグメント中の薬剤の濃度についての解を各々の増分時間ステップ毎に算出し、これにより、経時的な(たとえば送達点125での)薬剤送達の正確な推定を得ることができる。いくつかの実現例では、式を解くのに、後退差分または中心差分数値近似などの他の定差法を含む他の数値近似アルゴリズムも用いることができる。   In some implementations, by solving the integrated model equation, the distal tip of the intravascular catheter (eg, FIG. 2) from the point at which drug is added to the carrier flow (eg, point 210 of FIG. 2) at any given time. The concentration of the drug along the fluid path 123 to the second point 220) is obtained and predicts how the concentration will be along the fluid path 123. Knowing the concentration of the drug at various parts of the fluid path 123 can be useful in predicting the time course of drug delivery to the target 130. Such time course knowledge can be used to create a control algorithm that achieves precise control of medication. In some implementations, the equations can be solved using approximation methods such as forward difference numerical approximation. The forward difference numerical approximation can include dividing the fluid path 123 (in some implementations, can include manifolds, intravenous tubes, and catheters) into a number of small separate segments. In such cases, a solution for the concentration of drug in each segment may be calculated for each incremental time step, thereby obtaining an accurate estimate of drug delivery over time (eg, at delivery point 125). it can. In some implementations, other numerical approximation algorithms can be used to solve the equations, including other definite difference methods such as backward difference or central difference numerical approximation.

いくつかの実現例では、薬剤送達の進行している変更の迅速な制御は、薬剤送達に対する流量および薬剤濃度の関係、キャリアの流れに対する薬剤の流れの比に対する混合流体中の薬剤濃度の関係、流体の非圧縮性に基づく流れの変更の迅速な伝達、および注入システム流体経路の要素の限られたコンプライアンスのうち1つ以上を含む物理的原則に基づいている。場合によっては、薬剤送達(質量/時間)は、流量(容積/時間)×薬剤濃度(質量/容積)に実質的に等しいと考えることができる。混合流体中の薬剤の濃度は、(未混合)薬剤の流れの中の元の薬剤の濃度で乗算した合計(混合)流体流れで除算した薬剤流体の流れの比(比は無次元数)に実質的に等しい。いくつかの実現例では、薬剤の流れおよびキャリアの流れの変更を並行して行なうことができ、混合流体の流れに対する薬剤の流れの比を一定の値に保つことができる。いくつかの実現例では、この種の制御は、混合流体中の一定の薬剤濃度を維持すること、および次の箇所でさらに記載するように薬剤送達の精密な変更を行なうことを容易にする。いくつかの実現例では、混合された薬剤の一定の濃度を維持することは、予測モデルに基づくアルゴリズムまたは予測モデルに直接に依存しない他のアルゴリズムと関連して行なうことができる。   In some implementations, rapid control of ongoing changes in drug delivery can be achieved by the relationship of flow rate and drug concentration to drug delivery, the relationship of drug concentration in the mixed fluid to the ratio of drug flow to carrier flow, Based on physical principles including one or more of rapid communication of flow changes based on fluid incompressibility and limited compliance of elements of the infusion system fluid path. In some cases, drug delivery (mass / time) can be considered substantially equal to flow rate (volume / time) × drug concentration (mass / volume). The concentration of the drug in the mixed fluid is the ratio of the drug fluid flow divided by the total (mixed) fluid flow multiplied by the concentration of the original drug in the (unmixed) drug flow (ratio is a dimensionless number). Substantially equal. In some implementations, changes in drug flow and carrier flow can be made in parallel, and the ratio of drug flow to mixed fluid flow can be kept constant. In some implementations, this type of control facilitates maintaining a constant drug concentration in the mixed fluid and making precise changes in drug delivery as described further in the next section. In some implementations, maintaining a constant concentration of the mixed drug can be performed in conjunction with an algorithm based on the prediction model or other algorithms that are not directly dependent on the prediction model.

いくつかの実現例では、(上述のように)混合された薬剤の一定の濃度を維持することに基づくアルゴリズムを、予測モデル上に構築されるアルゴリズムと関連して用いて、薬剤の送達の迅速かつ精密な変更を可能にしつつ合計流体送達を最小限にすることができる。   In some implementations, algorithms based on maintaining a constant concentration of mixed drugs (as described above) are used in conjunction with algorithms built on predictive models to speed up drug delivery. And total fluid delivery can be minimized while still allowing precise changes.

適用例
本明細書中に記載の方法およびシステムをさまざまなやり方で用いて有用な結果を達成することができる。たとえば、上述のモデルなどの予測モデルおよび混合された薬剤の一定の濃度の維持を含む上述の他の原則を、薬剤送達システム(たとえば図1Aを参照して記載したシステム100)における薬剤送達プロセスのさまざまな段階で適用することができる。そのようないくつかの適用例を以下に例として記載する。
Applications The methods and systems described herein can be used in a variety of ways to achieve useful results. For example, predictive models such as the models described above and other principles described above, including maintaining a constant concentration of mixed drugs, can be used for drug delivery processes in a drug delivery system (eg, system 100 described with reference to FIG. 1A). Can be applied at various stages. Some such application examples are described below as examples.

薬剤送達始まり遅延の減少
場合によっては、薬剤送達始まり遅延は、流体経路中の流れのモデルに基づいてアルゴリズムを用いて薬剤注入ポンプを制御することによって減らすことができる。そのような始まり遅延は、薬剤注入ポンプの活性化と適切な量の薬剤が実際に患者の血流などの目標に達する時間との間の差に現われ得る。そのような差は、迅速な薬剤の投与が重要であり得、キャリアおよび薬剤の注入の流量が典型的に低い救命救急設定では特に、高い臨床的意義および帰結を有し得る。単にキャリア流体の流量を増やすことによって差を小さくすることは望ましくない結果を招く可能性がある。たとえば、(維持されれば)高レベルのキャリア流体の流れは時に患者に対する過剰な容積の送達をもたらし得る。一方で、キャリア流体の流れを減らすことも薬剤送達を減らしてしまう可能性がある。
Reducing Drug Delivery Onset Delay In some cases, drug delivery onset delay can be reduced by controlling the drug infusion pump using an algorithm based on a model of the flow in the fluid path. Such onset delay can appear in the difference between activation of the drug infusion pump and the time when the appropriate amount of drug actually reaches a goal, such as the patient's blood flow. Such differences can be important for rapid drug administration, and can have high clinical significance and consequences, especially in critical care settings where carrier and drug infusion flow rates are typically low. Reducing the difference by simply increasing the flow rate of the carrier fluid can have undesirable consequences. For example, high levels of carrier fluid flow (if maintained) can sometimes result in excessive volume delivery to the patient. On the other hand, reducing the flow of carrier fluid can also reduce drug delivery.

いくつかの実現例では、キャリア流体および薬剤の流れの割合を揃えて(すなわち一定の比に)維持して流体経路123に沿った薬剤の固定された濃度を達成することができる。薬剤注入ポンプ(たとえば図1Aの注入ポンプ105aおよび105b)と関連したキャリア流体注入ポンプの同調制御は、流体経路123中の薬剤とキャリア流体との間の割合を維持することによって迅速かつ応答性のある制御を与えることができる。   In some implementations, the proportions of carrier fluid and drug flow can be kept uniform (ie, at a constant ratio) to achieve a fixed concentration of drug along the fluid path 123. The tuned control of the carrier fluid infusion pump in conjunction with the medication infusion pump (eg, infusion pumps 105a and 105b in FIG. 1A) is quick and responsive by maintaining the ratio between the medication in the fluid path 123 and the carrier fluid. Some control can be given.

いくつかの実現例では、薬剤送達始まり遅延の減少は、速いキャリアおよび薬剤の流れをまず設定して、たとえば1つの時定数(デッドボリュームとして規定される時定数、または合計流量で除算した経験的デッドボリューム)などの所与の期間の間これらの流れを維持し、次にキャリアおよび薬剤の流れを即座に定常状態レベルに下げることによって、達成可能である。いくつかの実現例では、これは、キャリアの流れを最大許容可能レートにまず設定して、キャリアおよび薬剤の流れが定常状態レベルに低減された際に薬剤の濃度がそうなるであろうのと等しい流体経路中の薬剤の濃度を達成するレートに薬剤の流体の流れを設定することに係る。キャリアおよび薬剤の流れは、まず、1つの時定数の間は高レベルに保たれ、次に目標レベルに下げられる。先の箇所に記載したように、キャリアの流れと薬剤の流れとの間の割合を維持すると薬剤の濃度が一定に保たれる。そのような実現例では、流れが減らされるにつれて薬剤送達の短いアンダーシュートが存在し得るが、目標薬剤送達レートは比較的速く達成される。これも、患者への流体容積送達を限定する手段を提供する。   In some implementations, the decrease in drug delivery onset delay is determined by first setting a fast carrier and drug flow, eg empirically divided by one time constant (time constant defined as dead volume, or total flow rate). This can be achieved by maintaining these flows for a given period of time (such as dead volume) and then immediately reducing the carrier and drug flow to steady state levels. In some implementations, this may be done by first setting the carrier flow to the maximum allowable rate so that the drug concentration would be when the carrier and drug flow were reduced to a steady state level. It relates to setting the fluid flow of the drug to a rate that achieves the concentration of the drug in equal fluid paths. Carrier and drug flow are first maintained at a high level for one time constant and then lowered to a target level. As described above, maintaining the ratio between the carrier flow and the drug flow keeps the drug concentration constant. In such implementations, there may be a short undershoot of drug delivery as the flow is reduced, but the target drug delivery rate is achieved relatively fast. This also provides a means of limiting fluid volume delivery to the patient.

図3Aは、薬剤送達始まり遅延を減らすための動作のシーケンスの例を示すフローチャート300を示す。フローチャート300に示される動作のシーケンスは、たとえば、図1Aを参照して記載したシステム100と実質的に同様のシステムにおいて実行可能である。   FIG. 3A shows a flowchart 300 illustrating an example of a sequence of operations for reducing drug delivery onset delay. The sequence of operations shown in flowchart 300 can be performed, for example, in a system substantially similar to system 100 described with reference to FIG. 1A.

動作は、処理装置でシステム情報を受信すること(310)を含むことができる。システム情報は、図1Aを参照して説明したシステム100と実質的に同様の薬剤注入システムに関する情報およびパラメータを含むことができる。いくつかの実現例では、システム情報は、合流構造(たとえばマニフォルド)、薬剤注入ポンプ、血管内カテーテル、血管内配管などのうち1つ以上に関するパラメータを含む。たとえば、システム情報は、血管内管の断面の直径、注入ポンプの最大出力レート、血管内カテーテルの長さ、マニフォルドの入口の数、管の中のストップコックの位置、および管の材料についての情報を含むことができる。システム情報は、流体経路中の流れをモデリングする際に用いられる式のパラメータを定めるのに用いることができる。   Acting may include receiving 310 system information at the processing unit. The system information can include information and parameters regarding a drug infusion system substantially similar to the system 100 described with reference to FIG. 1A. In some implementations, the system information includes parameters related to one or more of merging structures (eg, manifolds), drug infusion pumps, intravascular catheters, intravascular piping, and the like. For example, system information includes information about the cross-sectional diameter of the endovascular tube, the maximum output rate of the infusion pump, the length of the intravascular catheter, the number of manifold inlets, the position of the stopcock in the tube, and the material of the tube Can be included. System information can be used to define the parameters of the formula used in modeling the flow in the fluid path.

いくつかの実現例では、システム情報は、計算装置(たとえば計算装置115)に結合される入力装置を介してユーザ(たとえば臨床医)によって手作業で入力される。いくつかの実現例では、計算装置は、さまざまなシステムのための(たとえば、たとえばライブラリとして編成される)システム情報を記憶するデータベースにアクセスするように構成可能である。たとえば、注入ポンプ105のための関連の情報は、特定の種類の注入ポンプにリンクされるライブラリとしてデータベース中に記憶可能である。同様に、マニフォルド、管、カテーテルなどのシステムの他の構成要素についての情報もデータベース中に記憶することができる。いくつかの実現例では、データベースは、個別の注入される薬剤の物理的または化学的性質についての情報を記憶することができる。データベースは、たとえば、ポンプ入力パラメータの視覚的履歴および/または数値履歴ならびに算出される薬剤送達プロファイルを記憶するようにも構成可能である。   In some implementations, system information is entered manually by a user (eg, a clinician) via an input device coupled to a computing device (eg, computing device 115). In some implementations, the computing device can be configured to access a database that stores system information (eg, organized as a library) for various systems. For example, relevant information for infusion pump 105 can be stored in a database as a library linked to a particular type of infusion pump. Similarly, information about other components of the system, such as manifolds, tubes, catheters, etc. can also be stored in the database. In some implementations, the database can store information about the physical or chemical properties of individual infused drugs. The database can also be configured to store, for example, a visual and / or numerical history of pump input parameters and a calculated drug delivery profile.

計算装置は、データベースにアクセスして、システム中のコンポーネントデバイスの存在を検出するおよび/または識別するとコンポーネントデバイスについての情報を検索するように構成可能である。いくつかの実現例では、計算装置は、手作業でのユーザ入力に基づいてコンポーネントデバイスを識別する。いくつかの実現例では、計算装置は、たとえば、コンポーネントデバイスの識別タグ(たとえば無線周波数識別(RFID)タグまたはバーコード)を読出した際に自動的にコンポーネントデバイスを自動的に識別するようにも構成可能である。そのような場合、計算装置はタグリーダ(たとえばRFIDリーダまたはバーコード読取器)と通信してコンポーネントデバイスを識別してもよい。タグリーダは、コンポーネントデバイスを識別して、コンポーネントデバイスと関連付けられる関連のパラメータ(たとえば構造的パラメータ)を計算装置に与えることができる。場合によっては、コンポーネントデバイスと関連付けられるパラメータをデータベースから検索することができる。あるものでは、そのような識別は、近距離無線通信(NFC)技術によって容易にされてもよい。   The computing device can be configured to access the database to retrieve information about the component device upon detecting and / or identifying the presence of the component device in the system. In some implementations, the computing device identifies component devices based on manual user input. In some implementations, the computing device may also automatically identify the component device when, for example, reading a component device identification tag (eg, a radio frequency identification (RFID) tag or barcode). It is configurable. In such cases, the computing device may communicate with a tag reader (eg, an RFID reader or barcode reader) to identify the component device. The tag reader can identify the component device and provide the computing device with associated parameters (eg, structural parameters) associated with the component device. In some cases, parameters associated with component devices can be retrieved from a database. In some, such identification may be facilitated by near field communication (NFC) technology.

動作は、計算装置で投薬量情報を受信すること(320)も含む。投薬量情報はユーザ(たとえば臨床医)から手作業で計算装置で検索、またはデータベースから自動的に検索可能である。投薬量情報は、たとえば、目標に送達されるべき薬剤の目標量、薬剤送達の時間、キャリアの流量Qc、薬剤の流量Qd、合計流量QT、薬剤送達レートdd、目標薬剤送達レートddtarget、定常状態レートss、最大許容可能キャリア流れQcmax、目標定常状態キャリア流れQcss、蓄積薬剤濃度cdなどのさまざまなパラメータを含むことができる。これらのパラメータのいくつかは他のパラメータから算出することができる。たとえば、合計流量は、薬剤流量Qdとキャリア流体流量Qcとの和として算出できる。いくつかの実現例では、投薬量情報は、所与の薬剤と関連付けられる安全な範囲についての情報も含むことができる。そのような情報を、過量に対するアラームをトリガするのに用いることができる。 The operation also includes receiving 320 dosage information at the computing device. Dosage information can be retrieved manually by a computing device from a user (eg, a clinician) or automatically retrieved from a database. The dosage information includes, for example, the target amount of drug to be delivered to the target, the time of drug delivery, the carrier flow rate Q c , the drug flow rate Q d , the total flow rate Q T , the drug delivery rate dd, the target drug delivery rate dd. target, steady state rate ss, can include maximum allowable carrier flow Q cmax, the target steady-state carrier flow Q css, various parameters such as the storage agent concentration c d. Some of these parameters can be calculated from other parameters. For example, the total flow rate can be calculated as the sum of the drug flow rate Q d and the carrier fluid flow rate Q c . In some implementations, the dosage information can also include information about a safe range associated with a given drug. Such information can be used to trigger an alarm for overdose.

動作は、流れのパラメータを定めること(330)も含むことができる。流れのパラメータは、たとえば、定常状態での薬剤の流量Qdss、定常状態での合計流量QTss、定常状態での混合流の濃度css、定常状態のキャリアの流量と定常状態の薬剤の流量との間の比例定数などを含むことができる。いくつかの実現例では、初期流れパラメータは受信されたおよび算出された値の組合せとして定められる。たとえば、初期キャリア流れレベルを最大レベルQcmaxに設定することができ、初期薬剤流れを所望の定常状態の薬剤の濃度に等しい(混合された流体の最も近位の上流の部分中の)混合薬剤の濃度を達成するレートに設定することができる。 The operation may also include determining 330 flow parameters. The flow parameters include, for example, steady state drug flow rate Q dss , steady state total flow rate Q Tss , steady state mixed flow concentration c ss , steady state carrier flow rate and steady state drug flow rate. A proportionality constant between and the like. In some implementations, the initial flow parameter is defined as a combination of received and calculated values. For example, the initial carrier flow level can be set to the maximum level Q cmax and the mixed drug (in the most proximal upstream portion of the mixed fluid) equal to the desired steady state drug concentration. Can be set to a rate that achieves a concentration of.

いくつかの実現例では、流れのパラメータを定めることは、混合流(すなわち薬剤とキャリア流体との混合物)の定常状態濃度cssを定めること(333)を含むことができる。混合流の定常状態濃度は、たとえば、QdssおよびQTssの値から算出することができる。そのような算出を以下の式を用いて表わすことができる。 In some implementations, determining the flow parameters may include determining 333 a steady state concentration c ss of the mixed stream (ie, the mixture of drug and carrier fluid). The steady state concentration of the mixed flow can be calculated from the values of Q dss and Q Tss , for example. Such a calculation can be expressed using the following equation:

dss=ddtarget/cd (3)
Tss=Qcss+Qdss (4)
ss=(Qdss/Tss)*cd (5)
流れのパラメータを定めることは、比例定数pを定めること(335)も含むことができる。いくつかの実現例では、比例定数は定常状態のキャリアの流れと定常状態の薬剤の流れとの間の比を表わし、以下によって与えられる。
Q dss = dd target / c d (3)
Q Tss = Q css + Q dss (4)
c ss = (Q dss / Q Tss ) * c d (5)
Determining the flow parameter can also include determining a proportionality constant p (335). In some implementations, the proportionality constant represents the ratio between steady state carrier flow and steady state drug flow, and is given by:

p=Qcss/Qdss (6)
動作は、定められた流れのパラメータならびに受信したシステムおよび投薬量情報に従って、薬剤およびキャリア流体の流れを開始すること(340)も含むことができる。いくつかの実現例では、以下となるように最大許容可能レートでキャリア流体の流れが開始される。
p = Q css / Q dss (6)
The operation may also include initiating (340) the flow of medication and carrier fluid according to the defined flow parameters and the received system and dosage information. In some implementations, the carrier fluid flow is initiated at the maximum allowable rate so that:

c=Qcmax (7)
いくつかの実現例では、薬剤の流れは、最大許容可能キャリア流れについて比例定数が維持されるように開始可能である。そのような場合、薬剤の流れは以下によって与えられる。
Q c = Q cmax (7)
In some implementations, drug flow can be initiated such that a proportionality constant is maintained for maximum allowable carrier flow. In such a case, the drug flow is given by:

d=Qcmax/p (8)
動作はさらに、テイラー分散式(式2)に基づいて、たとえば前進差分モデルを用いて経時的な流体経路に沿った薬剤の濃度をモニタすること(350)を含む。これは、流体経路に沿った軸方向距離xおよび時間tの関数として薬剤の濃度について解くことを含むことができる。したがって、薬剤の濃度をc(x,t)と表わすことができる。いくつかの実現例では、送達点での薬剤送達レートddがモニタされる。管または流体経路の実効長さをLとして表わすと、送達される薬剤の量を以下のように表わすことができる。
Q d = Q cmax / p (8)
The operation further includes monitoring (350) the concentration of the drug along the fluid path over time, eg, using a forward difference model, based on the Taylor dispersion equation (Equation 2). This can include solving for the concentration of drug as a function of axial distance x along the fluid path and time t. Therefore, the concentration of the drug can be expressed as c (x, t). In some implementations, the drug delivery rate dd at the delivery point is monitored. Expressing the effective length of a tube or fluid pathway as L, the amount of drug delivered can be expressed as:

dd=c(L,t)*QT (9)
動作はさらに、送達点での薬剤送達レートが目標薬剤送達レートddtargetに実質的に一致するかどうかを定期的にチェックすること(360)を含む。いくつかの実現例では、時間間隔をdtと表わすことができる。薬剤送達レートが目標送達レートに一致しなければ、別の時間間隔dt後にモニタを繰返す。
dd = c (L, t) * Q T (9)
The operation further includes periodically checking (360) whether the drug delivery rate at the delivery point substantially matches the target drug delivery rate dd target . In some implementations, the time interval can be expressed as dt. If the drug delivery rate does not match the target delivery rate, the monitor is repeated after another time interval dt.

送達点での薬剤送達レートddが目標薬剤送達レートddtargetに実質的に一致すれば、動作は、薬剤の流れおよびキャリアの流れを調節すること(370)を含むことができる。いくつかの実現例では、QcおよびQdのうち1つ以上を制御された態様で小さくする。たとえば、ddが目標薬剤送達レートddtargetに到達したすぐ後には、Qcおよび/またはQdは依然として高い初期値にあり得る。そのような場合、QcおよびQdは、目標薬剤送達レートddtargetならびにpで表わされる薬剤の流れとキャリア流体の流れとの割合を維持しつつ小さくされる必要があり得る。そのような実現例では、QcおよびQdはそれぞれの注入ポンプを制御することによって調節される。 If the drug delivery rate dd at the delivery point substantially matches the target drug delivery rate dd target , the operation can include adjusting 370 the drug flow and the carrier flow. In some implementations, one or more of Q c and Q d are reduced in a controlled manner. For example, Q c and / or Q d may still be at a high initial value shortly after dd reaches the target drug delivery rate ddtarget. In such a case, Q c and Q d may need to be reduced while maintaining the ratio of drug flow to carrier fluid flow represented by the target drug delivery rate dd target and p. In such an implementation, Q c and Q d are adjusted by controlling the respective infusion pump.

いくつかの実現例では、Qcおよび/またはQdは、特定の時間の後に送達点に到達する薬剤の濃度を予測することに基づいて調節される。これは、流体経路中の流れのモデルを用いて行なうことができる。たとえば、(たとえば、QTおよびおそらくは流体経路の構成から導出される)混合された流体の現在の速度を用いて、現在のQTが維持されれば時間dt後に送達点に到達するであろう位置x1を見出すことができる。この位置は、たとえば以下のように定めることができる。 In some implementations, Q c and / or Q d are adjusted based on predicting the concentration of drug that reaches the delivery point after a particular time. This can be done using a model of the flow in the fluid path. For example, using the current velocity of the mixed fluid (eg, derived from the configuration of Q T and possibly the fluid path), the delivery point will be reached after time dt if the current Q T is maintained. Position x 1 can be found. This position can be determined as follows, for example.

1=L−u(tcurrent)dt (10)
式中、Lはモデルで用いられる流体経路の長さであり、u(tcurrent)は混合された流体の現在の速度である。上記の場合、時間dt後に予想される薬剤の濃度はしたがって、モデルを用いて算出されるc(x1,tcurrent)によって与えられる。いくつかの実現例では、算出される薬剤濃度を用いて、送達点で目標薬剤送達レートddtargetを維持するであろう新しい流量を算出することができる。たとえば、新しい流量を以下のように算出することができる。
x 1 = L−u (t current ) dt (10)
Where L is the length of the fluid path used in the model and u (t current ) is the current velocity of the mixed fluid. In the above case, the expected drug concentration after time dt is therefore given by c (x 1 , t current ) calculated using the model. In some implementations, the calculated drug concentration can be used to calculate a new flow rate that will maintain the target drug delivery rate dd target at the delivery point. For example, a new flow rate can be calculated as follows.

Tnew=ddtarget/c(x1,tcurrent) (11)
dnew=QTnew/(1+p) (12)
cnew=QTnew−Qdnew (13)
式中、QTnew、Qdnew、およびQcnewはそれぞれ、新しい合計流量、新しい薬剤の流量、および新しいキャリア流体の流量を表わす。次に、既存のキャリア流体流量および既存の薬剤流量を、新しい算出された流量で以下のように置き換えることができる。
Q Tnew = dd target / c (x 1 , t current ) (11)
Q dnew = Q Tnew / (1 + p) (12)
Q cnew = Q Tnew −Q dnew (13)
Where Q Tnew , Q dnew , and Q cnew represent the new total flow rate, the new drug flow rate, and the new carrier fluid flow rate, respectively. The existing carrier fluid flow and existing drug flow can then be replaced with the new calculated flow as follows.

c=Qcnew (14)
d=Qdnew (15)
動作は、送達点での薬剤濃度が定常状態濃度cssに実質的に一致するかどうかをチェックすること(380)も含むことができる。これは以下のように表わすことができる。
Q c = Q cnew (14)
Q d = Q dnew (15)
The operation can also include checking 380 whether the drug concentration at the delivery point substantially matches the steady state concentration c ss . This can be expressed as:

c(L,t)=css? (16)
いくつかの実現例では、チェックは、時間間隔dtの後に定期的に行なうことができる。定常状態濃度に達していなければ、動作は、薬剤およびキャリア流体の流れを再び調節すること(370)を含むことができる。定常状態濃度に達すれば、動作は、薬剤およびキャリア流体の流れを、最後に算出されたレベルに維持すること(390)を含むことができる。そのような場合、流体経路に沿ったすべてのxについて以下の条件が満たされる。
c (L, t) = c ss ? (16)
In some implementations, the check can be performed periodically after the time interval dt. If the steady state concentration has not been reached, the operation can include re-adjusting the flow of the drug and carrier fluid (370). If a steady state concentration is reached, the operation can include maintaining 390 the drug and carrier fluid flow at the last calculated level. In such a case, the following condition is satisfied for all x along the fluid path:

dd=ddtarget (17)
c(x,t)=css (18)
上述の動作のシーケンスの例示的な使用事例では、臨床医はまず、目標キャリア流れおよび最大許容可能キャリア流れならびに目標薬剤送達レートを選ぶことができる。次に臨床医の選択は、注入ポンプを制御する計算装置で受信される。注入システム(マニフォルド、血管内カテーテル、および用いられ得る任意の血管内配管)の特性も、デッドボリュームまたは経験的デッドボリュームを計算で考慮することができるように入力され、検出され、または受信される。まず、キャリアの流れは可能な最大レベルに保たれ、薬剤の流れは、キャリアおよび薬剤の流れが定常状態レベルに減少されると最終的な薬剤の濃度がそうなるであろうのと同一の、流体経路の上流部分に沿った薬剤の流れを達成するレベルに設定される。注入ポンプが始動すると、薬剤は患者に向かって迅速に流体経路を押し流され、注入システムのデッドボリュームを横断する。薬剤が流体経路に沿って移動するにつれて、モデルを用いて進行を追跡する。図3Bは、所与の瞬間における(図中「流体経路に沿った距離」と参照される)流体経路に沿った薬剤の濃度の例示的な概略グラフを示す。点395は、薬剤およびキャリア流体が一緒になる場所を表わし、点396は混合流が患者の血流に入る場所を表わす。曲線392は薬剤の前縁の拡散を示し、これが、階段関数よりもむしろ波の外観を有する理由である。
dd = dd target (17)
c (x, t) = c ss (18)
In the exemplary use case of the above sequence of operations, the clinician can first select a target carrier flow and a maximum acceptable carrier flow and a target drug delivery rate. The clinician's selection is then received at the computing device that controls the infusion pump. The characteristics of the infusion system (manifold, intravascular catheter, and any intravascular tubing that may be used) are also input, detected, or received so that dead volume or empirical dead volume can be considered in the calculation. . First, the carrier flow is kept at the maximum possible level, and the drug flow is the same as the final drug concentration would be if the carrier and drug flow were reduced to a steady state level, The level is set to achieve drug flow along the upstream portion of the fluid pathway. When the infusion pump is activated, the drug is quickly swept through the fluid path toward the patient and traverses the dead volume of the infusion system. As the drug moves along the fluid path, a model is used to track the progress. FIG. 3B shows an exemplary schematic graph of drug concentration along a fluid path (referred to as “distance along the fluid path” in the figure) at a given moment. Point 395 represents the place where the drug and carrier fluid come together, and point 396 represents the place where the mixed flow enters the patient's bloodstream. Curve 392 shows the leading edge diffusion of the drug, which is why it has a wave appearance rather than a step function.

引続いて例を見ると、モデルは、患者に到達する(すなわち、血管アクセスカテーテルが血流の中で終端する点に到達する)薬剤の流れおよび濃度(薬剤送達)を追跡する。薬剤送達レート(質量/時間)は、流体の流量(容積/時間)×薬剤の濃度(質量/容積)として表わすことができる。再び図3Bを参照して、波面の前縁が患者に達すると、薬剤送達は、ある点393で目標薬剤送達に達するまで上昇する。この点において、モデル算出を「インテリジェントフィードバック」または「適応」制御の形態で用いて、流れが変わらないままであれば1つのわずかな時間増分後に患者に到達するであろう薬剤の濃度を予期することができる。潜在的な来たるべき薬剤送達のこの知見に基づいて、キャリアおよび薬剤の流れを、薬剤の送達を目標レートに維持するように調節することができる。キャリアの流れと薬剤の流れとの間の割合は、流体経路の残余に沿った薬剤の濃度が同じ固定されたレベルに留まるように維持される。各々の時間増分において、平坦な薬剤濃度が患者の血流に当たるまで、薬剤の流れおよびキャリアの流れが下方に調節されて、流体経路の残余に沿って固定された薬剤濃度を常に維持する。その点では、キャリアの流れおよび薬剤の流れは両者とも所望の定常状態レートにあり、薬剤送達も定常状態目標にある。   Continuing with the example, the model tracks the flow and concentration of drug (drug delivery) reaching the patient (ie, reaching the point where the vascular access catheter terminates in the blood stream). The drug delivery rate (mass / time) can be expressed as fluid flow rate (volume / time) x drug concentration (mass / volume). Referring again to FIG. 3B, when the leading edge of the wavefront reaches the patient, drug delivery increases at a point 393 until the target drug delivery is reached. In this regard, model calculations are used in the form of “intelligent feedback” or “adaptive” control to anticipate the concentration of drug that will reach the patient after one slight time increment if the flow remains unchanged be able to. Based on this finding of potential upcoming drug delivery, the carrier and drug flow can be adjusted to maintain drug delivery at the target rate. The ratio between carrier flow and drug flow is maintained so that the concentration of drug along the remainder of the fluid pathway remains at the same fixed level. At each time increment, drug flow and carrier flow are adjusted downward to maintain a fixed drug concentration along the remainder of the fluid path until a flat drug concentration hits the patient's bloodstream. In that regard, both carrier flow and drug flow are at a desired steady state rate, and drug delivery is also at a steady state target.

キャリアの流れおよび薬剤の流れに対する変更は注入ポンプで行なわれるが、流れのこれらの変更は、流体の非圧縮性のために、流体経路の「患者端」にほぼ瞬時に伝えられる。   Changes to the carrier flow and drug flow are made with an infusion pump, but these changes in flow are transmitted almost instantaneously to the “patient end” of the fluid path due to the incompressibility of the fluid.

いくつかの実現例では、薬剤送達の迅速な始まりを制御するために、記載のようなアルゴリズムは、患者への流体容積送達を限定する手段も設ける。これは、臓器系の機能不全のために過剰な容積を容認しないかもしれない患者にとっては最も重要かもしれない。(キャリア流体の流れを変更しないままにしつつ所望の流量で薬剤を導入する)薬剤の始まりを開始する従来の手段と比較して、ここに記載のものなどの迅速な始まりアルゴリズムは、最小限の付加的な合計流体を送達する。   In some implementations, the algorithm as described also provides a means to limit fluid volume delivery to the patient in order to control the rapid onset of drug delivery. This may be most important for patients who may not tolerate excessive volumes due to organ system dysfunction. Compared to conventional means of initiating drug initiation (which introduces the drug at the desired flow rate while leaving the carrier fluid flow unchanged), a rapid onset algorithm such as those described herein requires minimal Delivers additional total fluid.

アルゴリズムフィードバックループの例を図3Cに概略的に示す。この図示では、入力(I)397は、たとえば、注入ポンプで設定されるような薬剤およびキャリアの流れである。ポンプと患者との間で、拡散およびデッドボリュームなどの因子が、患者(O)398に到達する薬剤の時間的経過に影響を及ぼす可能性がある。上述のモデルを用いて拾い集められるフィードバックを用いて、図3Cのフィードバックループで示されるような入力397に対する適切な調節399を行なうことができる。   An example of an algorithm feedback loop is shown schematically in FIG. 3C. In this illustration, input (I) 397 is the drug and carrier flow as set, for example, with an infusion pump. Factors such as diffusion and dead volume between the pump and the patient can affect the time course of the drug reaching the patient (O) 398. With feedback collected using the model described above, an appropriate adjustment 399 can be made to input 397 as shown in the feedback loop of FIG. 3C.

薬剤送達プロファイルの変更を制御する
場合によっては、注入ポンプを調節して、目標に送達すべき薬剤送達プロファイルを変更する(たとえば用量を変更する)ことができる。場合によっては、ポンプ設定に対する変更のタイミングと目標薬剤用量が目標(たとえば患者の血流)に達する実際の時間との間の乖離は大きなものであり得る。本明細書中に記載の方法およびシステムは、薬剤送達プロファイルの変更の精密な制御を達成するのにも用いることができる。
Controlling the change in drug delivery profile In some cases, the infusion pump can be adjusted to change the drug delivery profile to be delivered to the target (eg, change the dose). In some cases, the discrepancy between the timing of changes to the pump settings and the actual time at which the target drug dose reaches the target (eg, patient blood flow) can be significant. The methods and systems described herein can also be used to achieve precise control of drug delivery profile changes.

いくつかの実現例では、薬剤送達プロファイルの進行している変更(たとえば増大または減少)は、合計流れ(薬剤プラスキャリア)の調節を介してほぼ瞬時に達成可能である。そのような調節は、キャリアの流れと薬剤の流れとの間の割合、およびしたがって流体経路に沿った薬剤の固定された濃度、を維持することに基づくことができる。たとえば、薬剤の送達を2倍にするために、キャリアの流れおよび薬剤の流れの各々を2倍にすることによって合計流れを2倍に増大させることができる。典型的に、流体の非圧縮性により、流れのそのような変化がすぐに流体経路の目標端で反映されるようになる。いくつかの実現例では、薬剤の濃度は流体経路に沿って一定に保たれるので、適切な薬剤の流れおよびキャリアの流れを算出するのにモデルを用いつつ、目標薬剤送達プロファイル(質量/時間)の変更を合計流れ(容積/時間)の変更にすることができる。   In some implementations, an ongoing change (eg, increase or decrease) in the drug delivery profile can be achieved almost instantaneously via adjustment of the total flow (drug plus carrier). Such adjustment can be based on maintaining a ratio between the carrier flow and the drug flow, and thus a fixed concentration of the drug along the fluid path. For example, to double drug delivery, the total flow can be doubled by doubling each of the carrier flow and drug flow. Typically, the incompressibility of the fluid causes such changes in flow to be immediately reflected at the target end of the fluid path. In some implementations, the drug concentration is kept constant along the fluid path, so the target drug delivery profile (mass / time) is used while using the model to calculate the appropriate drug flow and carrier flow. ) Changes to total flow (volume / time) changes.

図4は、薬剤送達プロファイルを制御するための動作の例示的なシーケンスを示すフローチャート400を示す。フローチャート400に示される動作のシーケンスは、たとえば、図1Aを参照して記載されるシステム100と実質的に同様のシステムにおいて実行可能である。   FIG. 4 shows a flowchart 400 illustrating an exemplary sequence of operations for controlling a drug delivery profile. The sequence of operations shown in flowchart 400 may be performed, for example, in a system substantially similar to system 100 described with reference to FIG. 1A.

動作は、処理装置においてシステム情報を受信すること(410)を含むことができる。受信されるシステム情報は、図3Aの動作310を参照して上述したシステム情報と実質的に同様であり得る。システム情報は、手動または自動入力を介して受信されてもよい。たとえば、システム情報は、計算装置(たとえば計算装置115)に結合される入力装置を介してユーザ(たとえば臨床医)によって手動で入力可能である。これに代えて、システム情報は、(たとえばデータベースから)検索されても、またはコンポーネントデバイスの(たとえばRFIDタグまたはバーコードを読むことによって)自動的に識別されてもよい。   Acting may include receiving 410 system information at the processing device. The received system information may be substantially similar to the system information described above with reference to operation 310 of FIG. 3A. System information may be received manually or via automatic input. For example, system information can be manually entered by a user (eg, a clinician) via an input device coupled to a computing device (eg, computing device 115). Alternatively, system information may be retrieved (eg, from a database) or automatically identified (eg, by reading an RFID tag or bar code) of a component device.

動作は、投薬量情報を受信すること(420)も含む。いくつかの実現例では、投薬量情報は、(それぞれQc0およびQd0として表わされる)初期キャリア流体流れおよび薬剤流れを含むことができる。場合によっては、初期流れは、定常状態での流れであり得る。投薬量情報は、ユーザ(たとえば臨床医)から受信されるまたは自動的に検索されることができる。たとえば、初期流れ値は、注入ポンプから、またはポンプによって一定量供給される流量をモニタする1つ以上のセンサから、受信され得る。投薬量情報は、1つ以上の将来の時点での目標薬剤送達プロファイルddtargetの所望の変更も含むことができる。所望の変更は、前もってまたはリアルタイムベースで(すなわち、変更が所望されるときに実質的に近い時点で)受信されてもよい。いくつかの実現例では、異なる将来の時点に対応する複数の目標薬剤送達プロファイルが存在し得る。初期目標薬剤送達プロファイルはddtarget0と表わすことができ、その後の目標薬剤送達プロファイルはddtarget1、ddtarget2などと表わすことができる。 The operation also includes receiving dosage information (420). In some implementations, dosage information can include initial carrier fluid flow and drug flow (represented as Q c0 and Q d0 respectively). In some cases, the initial flow may be a steady state flow. Dosage information can be received from a user (eg, a clinician) or retrieved automatically. For example, the initial flow value may be received from an infusion pump or from one or more sensors that monitor the flow rate delivered by the pump. The dosage information can also include a desired change in the target drug delivery profile dd target at one or more future times. The desired change may be received in advance or on a real-time basis (ie, at a substantially close time when the change is desired). In some implementations, there may be multiple target drug delivery profiles corresponding to different future times. The initial target drug delivery profile can be represented as dd target0, and the subsequent target drug delivery profiles can be represented as dd target1 , dd target2, etc.

動作は、薬剤の流れおよびキャリア流体の流れに関する初期パラメータを定めること(430)も含む。たとえば、初期パラメータを定めることは、初期薬剤濃度およびキャリアの流れと薬剤の流れとの間の比例因数pを算出することを含むことができる。いくつかの実現例では、初期状態は定常状態である。すなわち、薬剤およびキャリア流体は、何らかの定常状態薬剤送達を達成するのに十分長く予め流れていた。初期パラメータを定めることは、たとえば、以下のように算出することができる初期薬剤送達プロファイルを算出することも含むことができる。   The operation also includes determining (430) initial parameters for drug flow and carrier fluid flow. For example, determining the initial parameters can include calculating an initial drug concentration and a proportional factor p between the carrier flow and the drug flow. In some implementations, the initial state is a steady state. That is, the drug and carrier fluid were pre-flowing long enough to achieve some steady state drug delivery. Determining the initial parameters can also include, for example, calculating an initial drug delivery profile that can be calculated as follows.

ddtarget0=Qd0*cd (19)
いくつかの実現例では、初期パラメータは、初期状態での合計流量も含むことができ、これは、薬剤およびキャリア流体の流量の和として以下のように算出することができる。
dd target0 = Q d0 * c d (19)
In some implementations, the initial parameters can also include a total initial flow rate, which can be calculated as the sum of the drug and carrier fluid flow rates as follows:

T0=Qc0+Qd0 (20)
初期状態での混合された薬剤の濃度も、たとえば以下のように算出することができる。
Q T0 = Q c0 + Q d0 (20)
The concentration of the mixed medicine in the initial state can also be calculated as follows, for example.

ss=(Qd0/QT0)*cd (21)
割合をたとえば以下のように算出することができる。
c ss = (Q d0 / Q T0 ) * c d (21)
For example, the ratio can be calculated as follows.

p=Qc0/Qd0 (22)
動作は、新しい目標送達プロファイルを受信すること(440)も含む。新しい目標送達プロファイルは、(たとえばユーザによって投薬量情報を与えられた)予めロードされた一覧から検索する、またはリアルタイムベースで受信することができる。いくつかの実現例では、新しい目標送達プロファイルは、予めロードされた一覧から予め設定された時点に検索することができる。
p = Q c0 / Q d0 (22)
The operation also includes receiving a new target delivery profile (440). The new target delivery profile can be retrieved from a pre-loaded list (eg, given dosage information by the user) or received on a real-time basis. In some implementations, the new target delivery profile can be retrieved from a pre-loaded list at a preset time.

動作はさらに、新しい目標送達プロファイルに合うように新しい流量を定めること(450)を含む。次に新しい流量を計算装置によって用いて、送達プロファイル変更に対応する特定の時点で注入ポンプを調節することができる。たとえば、送達プロファイルddtarget1が特定の時間t1に有効になるように、送達プロファイルddtarget1に対応する新しい流量を用いて注入ポンプを調節することができる。いくつかの実現例では、新しい流量は特定の時点の前に定められる。いくつかの実現例では、新しい流量を算出することは、比例因数pを変更しないまま保つことによって定常状態薬剤濃度cssを維持することに基づく。いくつかの実現例では、新しい合計流量QT1を以下のように算出することができる。 The operation further includes determining (450) a new flow rate to meet the new target delivery profile. The new flow rate can then be used by the computing device to adjust the infusion pump at a specific time corresponding to the delivery profile change. For example, it is possible that the delivery profile dd target1 to be valid at a particular time t 1, to adjust the infusion pump with a new flow rate corresponding to the delivery profile dd target1. In some implementations, the new flow rate is defined before a specific point in time. In some implementations, calculating the new flow rate is based on maintaining the steady state drug concentration c ss by keeping the proportionality factor p unchanged. In some implementations, the new total flow rate Q T1 can be calculated as follows.

T1=ddtarget1/css (23)
新しい薬剤の流れをたとえば以下のように算出することができる。
Q T1 = dd target1 / c ss (23)
For example, the flow of a new medicine can be calculated as follows.

d1=QT1/(1+p) (24)
新しいキャリア流れをたとえば、新しい合計流れと新しい薬剤の流れとの間の差として以下のように算出することができる。
Q d1 = Q T1 / (1 + p) (24)
The new carrier flow can be calculated, for example, as the difference between the new total flow and the new drug flow as follows:

c1=QT1−Qd1 (25)
次に、新しい送達プロファイルが特定の時点で有効になるように、既存の流量を算出された新しい流量と置き換えることができる。動作は、次の送達プロファイルが起こる時点(たとえばT2)まで新しい流量を維持すること(460)も含む。いくつかの実現例では、動作440は、対応の薬剤送達プロファイルddtarget2およびおそらくは新しい合計流れQT2についてT2で繰返される。いくつかの実現例では、混合された薬剤の濃度cssおよび比例因数pは、新しい薬剤送達プロファイルddtarget1については変更がない。
Q c1 = Q T1 −Q d1 (25)
The existing flow rate can then be replaced with the calculated new flow rate so that the new delivery profile becomes effective at a particular point in time. The operation also includes maintaining a new flow rate (460) until the next delivery profile occurs (eg, T2). In some implementations, operation 440 is repeated at T2 for the corresponding drug delivery profile dd target2 and possibly the new total flow Q T2 . In some implementations, the mixed drug concentration c ss and the proportional factor p are unchanged for the new drug delivery profile dd target1 .

定常状態の維持
いくつかの実現例では、目標薬剤送達プロファイルが達成された後、薬剤の流れおよびキャリアの流れが特定のレベルに維持される期間が存在し得、ある期間の間は実質的な変更が予期されない。いくつかの実現例では、本明細書中に記載の方法およびシステムを用いて、目標に送達されるキャリア流体の量を最小限にすることができる。これは、たとえば、維持段階の間にキャリア流体の流量を特定される目標流量にゆっくりと減らすことによって行なうことができる。実質的に目標送達レート付近の特定の範囲内に薬剤送達を保つために、キャリア流体の流れの減少のレートをモデルに基づいて選ぶことができる。特定の範囲は、たとえば、臨床医が選ぶことができる。いくつかの実現例では、キャリア流体の流量が徐々に下方に調節されると、薬剤の濃度は流体経路に沿ってゆっくりと増大する。そのような場合、ある期間にわたって目標キャリア流体の流れを達成することができ、これにより合計流体送達の最適化が可能になる。モデルを用いて、流体経路に沿った薬剤の算出される濃度を追跡することができる。場合によっては、維持段階の間の任意の点(キャリア流体のレートを徐々に減らす間または目標キャリアの流れが達成された後のいずれか)で薬剤送達の変更が必要になれば、以前の箇所に記載したようにそのような変更を行なって、新しい所望の目標薬剤送達プロファイルを達成することができる。
Maintaining Steady State In some implementations, after a target drug delivery profile has been achieved, there may be a period during which drug flow and carrier flow are maintained at a particular level, during which time substantial Change is not expected. In some implementations, the methods and systems described herein can be used to minimize the amount of carrier fluid delivered to the target. This can be done, for example, by slowly reducing the carrier fluid flow rate to a specified target flow rate during the maintenance phase. In order to keep drug delivery within a specific range substantially near the target delivery rate, the rate of carrier fluid flow reduction can be selected based on the model. The specific range can be chosen, for example, by a clinician. In some implementations, as the carrier fluid flow rate is gradually adjusted downward, the drug concentration slowly increases along the fluid path. In such cases, target carrier fluid flow can be achieved over a period of time, which allows for optimization of total fluid delivery. The model can be used to track the calculated concentration of drug along the fluid pathway. In some cases, if a change in drug delivery is required at any point during the maintenance phase (either while gradually reducing the carrier fluid rate or after the target carrier flow is achieved) Such modifications can be made as described in to achieve a new desired target drug delivery profile.

薬剤停止段階
一般的に、薬剤送達の停止は、薬剤送達の減少と実質的に同様に達成することができる。いくつかの実現例では、キャリアの流れと薬剤の流れとの間の割合pは、薬剤停止段階の間に徐々に変更される。これにより、停止段階の間、典型的には小さなキャリアの流れが維持されて、たとえば、患者に対する静脈アクセスを保ち、かつ患者への送達の無視できる程度のレートでデッドボリューム内の薬剤を送達することができる。いくつかの実現例では、モデルは、この「ウォッシュアウト」期間の間に、流体経路に沿った薬剤の残余の濃度の算出を可能にする。何らかの理由でキャリアおよび/または薬剤の流れがこの時間の間に強められれば、そのような算出によって流体経路に沿った残余の薬剤が説明され、薬剤の所望されないボルスが目標に送達されないことを確実にする。
Drug Stop Phase In general, stopping drug delivery can be achieved in substantially the same manner as reducing drug delivery. In some implementations, the ratio p between carrier flow and drug flow is gradually changed during the drug stop phase. This typically maintains a small carrier flow during the stop phase, for example, to maintain venous access to the patient and deliver drugs in the dead volume at a negligible rate of delivery to the patient. be able to. In some implementations, the model allows calculation of the residual concentration of drug along the fluid pathway during this “washout” period. If for any reason the carrier and / or drug flow is strengthened during this time, such a calculation accounts for the remaining drug along the fluid path and ensures that no unwanted bolus of drug is delivered to the target. To.

複数の薬剤およびキャリアを制御すること
ただ1つの薬剤の流れおよび1つのキャリア流体の流れを参照して上記適用例が一般的に説明されたとしても、本開示の範囲から逸脱することなく、より多くの数の流れを制御することができる。いくつかの実現例では、単一のキャリア流体の流れを用いて複数の薬剤を同じ流体経路を通して送達することができる。いくつかの実現例では、たとえば、複数薬剤電子ライブラリなどの適切なデータリポジトリは、同じ流体経路を通してどの薬剤をともに安全に送達することができるかについての案内を与えることができる。複数薬剤電子ライブラリなどのデータリポジトリには、注入ポンプを制御して安全な送達プロファイルを達成する計算装置によってアクセス可能である。不適合な薬剤(たとえば、互いと反応して有害物質を発生させることがある薬剤、または互いの効能を低下させることがある薬剤)がともに送達されることが試みられる場合、計算装置は、データリポジトリからの情報に基づいて、アラームをトリガする、またはさもなければ試みられた送達を失速させる、ように構成可能である。
Controlling multiple drugs and carriers Even though the above application examples are generally described with reference to only one drug flow and one carrier fluid flow, more A large number of flows can be controlled. In some implementations, a single carrier fluid stream can be used to deliver multiple agents through the same fluid pathway. In some implementations, an appropriate data repository, such as, for example, a multiple drug electronic library, can provide guidance on which drugs can be safely delivered together through the same fluid pathway. A data repository, such as a multi-drug electronic library, can be accessed by a computing device that controls the infusion pump to achieve a secure delivery profile. If non-conforming drugs are attempted to be delivered together (eg, drugs that may react with each other to generate harmful substances, or drugs that may reduce each other's efficacy), the computing device may Based on the information from, it can be configured to trigger an alarm or otherwise stall the attempted delivery.

これらの種類の薬剤−薬剤相互作用を識別することに加え、いくつかの実現例では、2つ以上の薬剤を単一のキャリア流体で流体経路にわたって送達する場合、各々の薬剤に臨床的パラメータに基づく「クリティカリティ」が割当てられることがある。クリティカリティのランク付けは、いくつかの実現例では、薬剤の半減期および効力(たとえば、血管に作用する薬剤の所与の用量の血流力学的パラメータを変更する能力の度合い)と、他の要因の中でも生物学的標的とに関連し得る。各薬剤毎の許容可能な変動が割当てられて、安全かつ治療的に望ましい範囲内で同じラインを介して注入される他の薬剤の送達レベルを維持しつつ、所与の薬剤の送達を制御する能力を与え得る。個別の薬剤についての許容可能な変動および「クリティカリティ」ランク付けは、いくつかの実現例では、複数薬剤ライブラリ(以上で言及したデータリポジトリ)の新しい拡張版に組入れられてもよい。   In addition to identifying these types of drug-drug interactions, in some implementations, when two or more drugs are delivered over a fluid pathway with a single carrier fluid, each drug has clinical parameters. A “criticality” based may be assigned. Criticality ranking is, in some implementations, the half-life and potency of a drug (eg, the degree of ability to change the hemodynamic parameters of a given dose of drug acting on blood vessels) and other Among the factors can be related to biological targets. An acceptable variation for each drug is assigned to control the delivery of a given drug while maintaining the level of delivery of other drugs injected through the same line within a safe and therapeutically desirable range. Can give ability. Acceptable variability and “criticality” rankings for individual drugs may be incorporated into a new extension of the multiple drug library (data repository referred to above) in some implementations.

複数の薬剤がたとえば同じ患者にともに送達される場合、いくつかの実現例では、薬剤は適切な量だけともに混合され、単一の薬剤注入ポンプから一定量供給されることができる。いくつかの実現例では、複数の薬剤の各々は、別個の薬剤注入ポンプから一定量供給され、マニフォルドなどの合流構造でともに混合されることができる。そのような場合、複数の薬剤注入ポンプの各々およびキャリア流体注入ポンプは、上述のように同調されたやり方で制御可能である。たとえば、モデルを用いて、任意の瞬間に流体経路に沿った薬剤の各々の濃度を算出することができる。送達点での各々の薬剤の送達プロファイルを算出するのにもモデルを用いることができる。各々の薬剤毎に、キャリアの流れと組合される他の薬剤の流れのすべてを単一の組合せキャリア流れとして扱うことができ、各々の薬剤の送達プロファイルを予測するのにモデルを適用することができる。いくつかの実現例では、これらの予測は、この文書の単一の薬剤プラスキャリアの場合について記載されたような視覚化の基礎となることもできる。   When multiple drugs are delivered together, for example to the same patient, in some implementations, the drugs can be mixed together in appropriate amounts and delivered in a fixed volume from a single drug infusion pump. In some implementations, each of the plurality of drugs can be dispensed from a separate drug infusion pump and mixed together in a merging structure such as a manifold. In such a case, each of the plurality of drug infusion pumps and the carrier fluid infusion pump can be controlled in a synchronized manner as described above. For example, a model can be used to calculate the concentration of each of the drugs along the fluid path at any moment. The model can also be used to calculate the delivery profile of each drug at the delivery point. For each drug, all of the other drug flows combined with the carrier flow can be treated as a single combined carrier flow, and the model can be applied to predict the delivery profile of each drug it can. In some implementations, these predictions can also serve as a basis for visualization as described for the single drug plus carrier case of this document.

(上述のような)単一の流体経路を介した複数の薬剤注入ポンプからの複数の薬剤の送達の制御を向上させるため、いくつかの実現例では、クリティカリティおよび許容可能な変動に依存して、個々の薬剤をマニフォルドなどの合流構造上の適切なポートに割当てることができる。この割当てのプロセスは、デッドボリューム、またはカテーテルもしくは注入セットパラメータの電子ライブラリから取出される経験的デッドボリュームなどのパラメータを利用してもよい。たとえば、クリティカリティの高い薬剤は、利用可能なポートのデッドボリュームが最も小さいマニフォルドポートに割当てられてもよい(それを介して投与されることが推奨されてもよい)。   In order to improve the control of the delivery of multiple medications from multiple medication infusion pumps via a single fluid path (as described above), some implementations depend on criticality and acceptable variation. Thus, each drug can be assigned to an appropriate port on a confluence structure such as a manifold. This allocation process may utilize parameters such as dead volume or empirical dead volume taken from an electronic library of catheter or infusion set parameters. For example, a highly critical drug may be assigned to a manifold port with the lowest available port dead volume (which may be recommended to be administered through).

いくつかの実現例では、さまざまなアルゴリズムを用いて、各個別の薬剤毎にかつ組合せた薬剤について、送達の最適化を確実にすることができる。クリティカリティ、許容可能な変動、およびカテーテル/注入セットパラメータに基づくマニフォルドポートへの薬剤の割当てに加えて、アルゴリズムは、いくつかの実現例では、他の薬剤に対する変更がなされると、その許容可能な変動内で各々の薬剤を維持するように設計可能である。単一の流体経路を通して送達される複数の薬剤については、場合によっては、それらの薬剤のサブセットに対して変更がなされた場合は、すべての薬剤を決定論的に所望のレベルに維持することができないかもしれない。これらの場合、いくつかの実現例は条件付き最適化に係ることがあり、この場合、よりクリティカルでない薬剤を安全かつ効き目のある範囲内に依然として保ちつつ、よりクリティカルな薬剤についてより厳しい許容差を維持する目的で、各々の薬剤毎に、許容可能な変動内のある程度のずれが許される。   In some implementations, various algorithms can be used to ensure delivery optimization for each individual drug and for the combined drugs. In addition to assigning a drug to a manifold port based on criticality, acceptable variation, and catheter / infusion set parameters, the algorithm, in some implementations, can tolerate changes to other drugs. Can be designed to maintain each drug within a certain variation. For multiple drugs delivered through a single fluid pathway, in some cases, if changes are made to a subset of those drugs, all drugs can be maintained at a deterministic desired level. It may not be possible. In these cases, some implementations may involve conditional optimization, in which case less critical drugs are still within safe and effective range, while tighter tolerances for more critical drugs. For the purpose of maintenance, some deviation within acceptable variations is allowed for each drug.

そのような制御の例として、4つのポートマニフォルドを介して4つの薬剤が送達される場合を考える。4つの薬剤はキャリア流体と合わさって、単一の流体経路を介して混合流体として伝達される。所与の時間に最もクリティカルな薬剤(たとえば薬剤1)の用量を2倍にすることが望まれるとする。前述のアルゴリズムを用いて、薬剤1の流れを2倍にすることができ、流体経路中の薬剤1の濃度を維持するためにキャリアの流れも増やすことができる。薬剤2、薬剤3、および薬剤4の流れが一定に保たれれば、前述の技術を用いて薬剤2、3、および4の送達の一時的な増大を算出することができる。というのも、既に流体経路中にあるそれらの薬剤の質量は、(より速い流れのために)患者の中へより迅速に移動されるからである。それらのよりクリティカルでない薬剤のピークレベルがそれらの許容可能な変動内に留まれば、これは、最もクリティカルな薬剤の送達を迅速かつ正確に変更することに対する解決策を提供する。流れは、前述のアルゴリズムを用いて過剰容積送達を最小限にするように、初期変更後にさらに調節されてもよい。   As an example of such control, consider the case where four medications are delivered via four port manifolds. The four drugs are combined with the carrier fluid and transmitted as a mixed fluid through a single fluid path. Suppose that it is desired to double the dose of the most critical drug (eg, drug 1) at a given time. Using the algorithm described above, the flow of drug 1 can be doubled and the carrier flow can be increased to maintain the concentration of drug 1 in the fluid pathway. If the flow of drug 2, drug 3, and drug 4 is kept constant, a temporary increase in the delivery of drugs 2, 3, and 4 can be calculated using the techniques described above. This is because the mass of those drugs already in the fluid pathway are moved more quickly into the patient (due to faster flow). If the peak level of those less critical drugs stays within their acceptable variation, this provides a solution to changing the delivery of the most critical drugs quickly and accurately. The flow may be further adjusted after the initial change to minimize over-volume delivery using the algorithm described above.

この例を拡張するため、二番目に最もクリティカルな薬剤(薬剤2ということにする)が、薬剤1の投薬量を変更する上記方法を用いてその許容可能な範囲外に移るであろう場合、薬剤1は依然として迅速に目標レベルに来るが、薬剤2が許容可能なレベル内に留まることを可能にするように、薬剤2(および/または薬剤3、薬剤4、およびキャリア流体)の流れを変更することができる。これは、先に言及した条件付き最適化の領域に入る。いくつかの実現例では、薬剤1も特定される許容差内で変化することが許されて、この種類の最適化を可能にすることができる。   To extend this example, if the second most critical drug (referred to as Drug 2) would move out of its acceptable range using the above method of changing the dosage of Drug 1, Change the flow of drug 2 (and / or drug 3, drug 4, and carrier fluid) to allow drug 2 to still reach the target level quickly, but drug 2 remains within acceptable levels can do. This falls into the area of conditional optimization mentioned above. In some implementations, Drug 1 can also be allowed to vary within the specified tolerances to allow this type of optimization.

複数薬剤制御の第2の例として、(上述の4つの薬剤プラスキャリアの構成についての)すべての4つの薬剤の迅速な開始(迅速な始まり)が望まれる場合を考える。そのような場合、単一の薬剤プラスキャリアについて前述した迅速な始まりアルゴリズムも適用される。4つの薬剤の流れおよびキャリアの流れの各々は、まず高レベルに設定されて、まずキャリアの流れを最大許容可能レートに設定し、各々の薬剤の流体の流れを、キャリアおよび薬剤の流れが定常状態レベルに低減された場合に薬剤の濃度がなるであろうのと等しい流体経路中の薬剤濃度を達成するレートに設定する。前述のものなどのモデルが最もクリティカルな薬剤が目標薬剤送達レートに達したと判断した後、(4つの同時に送達される薬剤の各々毎の)薬剤の流れおよびキャリアの流れの変更が並行して行なわれて、混合流体の流れに対する薬剤の流れの比を薬剤の各々毎に一定の値に保つことができる。   As a second example of multiple drug control, consider the case where a rapid start (rapid onset) of all four drugs (for the four drug plus carrier configuration described above) is desired. In such cases, the rapid start algorithm described above for a single drug plus carrier is also applied. Each of the four drug flows and carrier flows is first set to a high level, first the carrier flow is set to the maximum allowable rate, and each drug fluid flow is steady at the carrier and drug flows. Set to a rate that achieves a drug concentration in the fluid path that would be the same as the drug concentration would be when reduced to a state level. After models such as those described above have determined that the most critical drug has reached the target drug delivery rate, changes in drug flow and carrier flow (for each of the four simultaneously delivered drugs) in parallel In practice, the ratio of drug flow to mixed fluid flow can be kept constant for each of the drugs.

ここに記載される方法および例は、アクセスポイント(たとえば線形マニフォルド)同士の間でデッドボリュームが異なるマニフォルドと、異なるアクセスポイント(たとえば径方向の態様でまたは平行な向きに整列されるアクセスポートを有するマニフォルド)についてデッドボリュームの差がほとんどまたは全くないマニフォルドとについて、等しく有効である。   The methods and examples described herein have manifolds with different dead volumes between access points (eg, linear manifolds) and access ports that are aligned in different access points (eg, radial or parallel orientation). Equally valid for manifolds that have little or no dead volume difference.

いくつかの実現例では、本明細書中に記載の方法およびシステムは、複数のポンプの同時使用によって導入される変更をユーザが担えるようにする。たとえば、複数の注入ポンプを全体的なシステムの一部として統合することができ、その同調した制御は、たとえば、治療の遷移点での複数の薬剤の投与のより精密な制御を可能にする。   In some implementations, the methods and systems described herein allow a user to make changes introduced by the simultaneous use of multiple pumps. For example, multiple infusion pumps can be integrated as part of the overall system, and their synchronized control allows, for example, more precise control of the administration of multiple drugs at the therapeutic transition point.

使用の例
いくつかの実現例では、本明細書中に記載の方法およびシステムを、ソフトウェアがモデルを用いて目標薬剤送達プロファイルを達成するのに案内を与える「補助」モードで用いることができる。そのような場合、臨床医は注入ポンプのパラメータを手動で操作してもよい。これに代えて、「制御」モードでは、臨床医の承認のためにポンプ設定の推奨される変更を行なうようにソフトウェアを構成可能である。いくつかの実現例では、システムは、臨床医が選んだ値に基づいて予測される薬剤送達を主に表示するようにシステムが用いられる「視覚化」モードで動作し得る。このモードでは、臨床医は注入ポンプを動作させて、システムはポンプが何をしているかをモニタする。しかしながら、「視覚化」モードですら、視覚的および可聴警告、ならびに予測される薬剤送達のグラフィック表示を見られることは、情報を得た上で決定を下すのを容易にすることができる。警告、推奨、またはポンプ設定に対する直接の変更の形態でユーザ案内を与えることは、システムを用いる全体的臨床管理の一部としての複数のポンプの同調に係る場合に重要であり得る。
Examples of Use In some implementations, the methods and systems described herein can be used in an “assisted” mode where the software uses the model to provide guidance to achieve the target drug delivery profile. In such cases, the clinician may manually manipulate the infusion pump parameters. Alternatively, in the “control” mode, the software can be configured to make recommended changes to pump settings for clinician approval. In some implementations, the system may operate in a “visualization” mode in which the system is used to primarily display predicted drug delivery based on values selected by the clinician. In this mode, the clinician operates the infusion pump and the system monitors what the pump is doing. However, even in the “visualization” mode, being able to see visual and audible alerts and a graphical display of expected drug delivery can facilitate making informed decisions. Providing user guidance in the form of warnings, recommendations, or direct changes to pump settings can be important when involved in tuning multiple pumps as part of the overall clinical management using the system.

意思決定の支援のためおよび教育の目的のため、システムは「予測」モードでも動作してもよい。この予測モードでは、臨床医または学習者は、ポンプ設定とともに、ソフトウェアに、注入配管、マニフォルド、または血管アクセスカテーテルの異なる選択を入力することができる。次に彼らは、結果的に得られる薬剤送達プロファイルの予測を見て、実際に医薬を投与することなくさまざまな仮定のシナリオを探ることができる。これは教育ツールとしてのシステムの能力を活用するものである。   For decision support and educational purposes, the system may also operate in “predictive” mode. In this predictive mode, the clinician or learner can enter different selections of infusion tubing, manifolds, or vascular access catheters into the software along with the pump settings. They can then look at the resulting drug delivery profile predictions and explore various hypothetical scenarios without actually administering the medication. This takes advantage of the capabilities of the system as an educational tool.

いくつかの実現例では、システムの少なくとも部分を集積チップに組入れることができ、したがって、注入ポンプなどの他の電子装置と統合することができる。ラップトップ、タブレットPC、および他の携帯型装置上で実行するというシステムの能力は機動性を向上させ、これにより、システムの使用を、たとえば緊急の場面での救命救急を含むさまざまな臨床状況に拡張することができる。機動性は、たとえば、患者が集中治療室(ICU)から手術室(OR)へもしくは放射線室へ、または緊急治療室(ER)からICU、ORなどへ移動する際の注入療法の安全な管理も容易にすることができる。   In some implementations, at least a portion of the system can be integrated into an integrated chip and thus can be integrated with other electronic devices such as infusion pumps. The system's ability to run on laptops, tablet PCs, and other portable devices improves mobility, thereby enabling the use of the system in a variety of clinical situations including, for example, lifesaving emergency in emergency situations. Can be extended. Mobility is also the safe management of infusion therapy when, for example, a patient moves from an intensive care unit (ICU) to an operating room (OR) or radiation room, or from an emergency room (ER) to an ICU, OR, etc. Can be easily.

いくつかの実現例では、ポンプ制御システムの少なくとも部分を注入ポンプ自身のマイクロプロセッサ制御機構などに埋込み可能である。そのような注入ポンプは、他のポンプの出力と統合せずに、薬剤を送達するためのスタンドアローンユニットとして働くことができる。   In some implementations, at least a portion of the pump control system can be embedded, such as in the microprocessor control mechanism of the infusion pump itself. Such an infusion pump can act as a stand-alone unit for delivering medication without being integrated with the output of other pumps.

いくつかの実現例では、本明細書中に記載の方法およびシステムを、外科手術を必要とする患者のための全静脈麻酔(TIVA)の送達で用いることができる。伝統的な麻酔送達システムは、一定量の吸入麻酔(たとえば亜酸化窒素、セボフルランなど)を供給する能力を要件としていた。しかしながら、鎮痛性(たとえばレミフェンタニル)、鎮静/催眠性(たとえばプロポフォール)、および筋弛緩性(たとえばシサトラクリウム)を有する短時間作用性静脈内剤の開発により、すべて静脈内注入によって麻酔を施すことが可能である。いくつかの実現例では、本明細書中に記載の方法およびシステムを、軍事的または外傷/救出状況および宇宙医学などの遠隔場所状況などの現場使用のために構成可能である。インターフェイスモジュール、処理装置(たとえば頑丈なラップトップまたはタブレットPC)、ならびに少数の注入ポンプ、シリンジ、および配管を重量および大きさが限られた小さな入れ物(たとえばバックパック)の中に入れて搬送しながら、さまざまな環境で静脈内注入によって麻酔剤の組合せの送達を制御できるようにすることができる。   In some implementations, the methods and systems described herein can be used in the delivery of total intravenous anesthesia (TIVA) for patients in need of surgery. Traditional anesthetic delivery systems required the ability to deliver a certain amount of inhalation anesthesia (eg, nitrous oxide, sevoflurane, etc.). However, the development of short-acting intravenous agents with analgesic (eg, remifentanil), sedation / hypnosis (eg, propofol), and muscle relaxant (eg, cisatracurium) can all be anesthetized by intravenous infusion. Is possible. In some implementations, the methods and systems described herein can be configured for field use such as military or trauma / rescue situations and remote location situations such as space medicine. While transporting interface modules, processing equipment (eg rugged laptops or tablet PCs), and a small number of infusion pumps, syringes, and tubing in small containers of limited weight and size (eg backpacks) The delivery of anesthetic combinations can be controlled by intravenous infusion in various environments.

いくつかの実現例では、本明細書中に記載の方法およびシステムは、臨床的な理由によって流体の容積を限定しなければならない設定での薬剤および流体の送達の精密な制御を可能にする。たとえば、ICUまたはORで外科手術または治療を受ける乳児または小さな子供は大容積の流体に耐えられないことがある。重病の大人の患者または病状が進んだ(たとえば腎不全の)大人の患者も、注入医薬での治療の過程で投与される大容量の流体に耐えられないことがある。そのような場合、鎮静、鎮痛、麻酔、心臓、または血管作用医薬の精密に制御された(時間および用量)注入を、本明細書中に記載の方法およびシステムを用いて送達してもよい。   In some implementations, the methods and systems described herein allow for precise control of drug and fluid delivery in settings where fluid volume must be limited for clinical reasons. For example, an infant or small child undergoing surgery or treatment with an ICU or OR may not tolerate a large volume of fluid. Severely ill adult patients or adult patients with advanced disease (eg, renal failure) may not be able to tolerate the large volumes of fluids administered during the course of treatment with infusion medications. In such cases, a precisely controlled (time and dose) infusion of sedation, analgesia, anesthesia, heart, or vasoactive medication may be delivered using the methods and systems described herein.

計算装置の概要
図5は、コンピュータシステム500の概略図である。システム500は、1つの実現例に従って本明細書中に記載のコンピュータで実現される方法のいずれかと関連付けて記載される動作について用いられることができる。システム500は、デスクトップコンピュータ501、サーバ502、および/またはラップトップコンピュータ503などのさまざまな計算装置に組入れ可能である。システム500は、プロセッサ510、メモリ520、記憶装置530、および入力/出力装置540を含む。構成要素510、520、530、および540の各々は、システムバス550を用いて相互接続される。プロセッサ510は、システム500内での実行のための命令を処理することができる。1つの実現例では、プロセッサ510はシングルスレッドプロセッサである。別の実現例では、プロセッサ510はマルチスレッドプロセッサである。プロセッサ510は、メモリ520中または記憶装置530上に記憶された命令を処理して、入力/出力装置540上のユーザインターフェイスのためのグラフィック情報を表示することができる。
Overview of Computing Device FIG. 5 is a schematic diagram of a computer system 500. System 500 can be used for operations described in connection with any of the computer-implemented methods described herein according to one implementation. System 500 can be incorporated into various computing devices such as desktop computer 501, server 502, and / or laptop computer 503. System 500 includes a processor 510, a memory 520, a storage device 530, and an input / output device 540. Each of components 510, 520, 530, and 540 are interconnected using system bus 550. The processor 510 can process instructions for execution within the system 500. In one implementation, the processor 510 is a single thread processor. In another implementation, processor 510 is a multithreaded processor. The processor 510 may process instructions stored in the memory 520 or on the storage device 530 to display graphical information for a user interface on the input / output device 540.

メモリ520はシステム500内の情報を記憶する。いくつかの実現例では、メモリ520はコンピュータ読出可能媒体である。メモリ520は揮発性メモリおよび/または不揮発性メモリを含むことができる。   Memory 520 stores information in system 500. In some implementations, memory 520 is a computer-readable medium. The memory 520 can include volatile memory and / or non-volatile memory.

記憶装置530はシステム500のための大容量記憶を提供することができる。1つの実現例では、記憶装置530はコンピュータ読出可能媒体である。さまざまな異なる実現例では、記憶装置530は、フロッピー(登録商標)ディスク装置、ハードディスク装置、光ディスク装置、またはテープ装置であってもよい。   Storage device 530 may provide mass storage for system 500. In one implementation, the storage device 530 is a computer readable medium. In various different implementations, the storage device 530 may be a floppy disk device, a hard disk device, an optical disk device, or a tape device.

入力/出力装置540はシステム500のための入力/出力動作を提供する。いくつかの実現例では、入力/出力装置540は、キーボードおよび/またはポインティングデバイスを含む。いくつかの実現例では、入力/出力装置540は、グラフィカルユーザインターフェイスを表示するための表示ユニットを含む。いくつかの実現例では、入力/出力装置は、口頭での(たとえば話された)入力を受付けるように構成可能である。たとえば、臨床医は、入力装置に向かって話すことによって入力を与えることができる。   Input / output device 540 provides input / output operations for system 500. In some implementations, the input / output device 540 includes a keyboard and / or pointing device. In some implementations, the input / output device 540 includes a display unit for displaying a graphical user interface. In some implementations, the input / output device can be configured to accept verbal (eg, spoken) input. For example, the clinician can provide input by speaking into the input device.

記載される特徴は、デジタル電子回路構成でまたはコンピュータハードウェア、ファームウェアもしくはこれらの組合せで実現可能である。特徴は、プログラム可能プロセッサによる実行のために、たとえば機械読出可能記憶装置中の情報担体中に有形に具体化されるコンピュータプログラム製品において実現可能であり、特徴は、入力データ上で動作しかつ出力を生成することによって記載の実現例の機能を行なう命令のプログラムを実行するプログラム可能プロセッサによって行なわれ得る。記載の特徴は、データ記憶システム、少なくとも1つの入力装置、および少なくとも1つの出力装置からデータおよび命令を受信し、かつそれらにデータおよび命令を送信するように結合される少なくとも1つのプログラム可能プロセッサを含むプログラム可能システム上で実行可能な1つ以上のコンピュータプログラム中で実現可能である。コンピュータプログラムは、コンピュータ中で直接または間接に用いられてある活動を行なうまたはある結果をもたらすことができる命令のセットを含む。コンピュータプログラムは、コンパイルまたは解釈言語を含む任意の形態のプログラミング言語で書くことができ、これは、スタンドアローンプログラムとして、または計算環境で用いるのに好適なモジュール、コンポーネント、サブルーチン、もしくは他のユニットを含む任意の形態で配備可能である。   The described features can be implemented in digital electronic circuitry or in computer hardware, firmware, or combinations thereof. The features can be implemented in a computer program product tangibly embodied in an information carrier in a machine readable storage for execution by a programmable processor, for example, the features operate on input data and output Can be performed by a programmable processor that executes a program of instructions that perform the functions of the described implementation. The described features include at least one programmable processor coupled to receive data and instructions from and transmit data and instructions to a data storage system, at least one input device, and at least one output device. It can be implemented in one or more computer programs that can be executed on a programmable system. A computer program includes a set of instructions that can be used directly or indirectly in a computer to perform an activity or produce a result. A computer program can be written in any form of programming language, including a compiled or interpreted language, which contains modules, components, subroutines, or other units suitable for use as a stand-alone program or in a computing environment. It can be deployed in any form including.

命令のプログラムの実行のための好適なプロセッサは、一例として、汎用および専用マイクロプロセッサの両方、ならびに唯一のプロセッサまたは任意の種類のコンピュータの複数のプロセッサのうち1つを含む。一般的に、プロセッサは、読出専用メモリまたはランダムアクセスメモリまたは両方から命令およびデータを受信する。コンピュータは、命令を実行するためのプロセッサと、命令およびデータを記憶するための1つ以上のメモリとを含む。一般的に、コンピュータは、データファイルを記憶するための1つ以上の大容量記憶装置も含む、またはこれと通信するように動作するように結合される。そのような装置は、内部ハードディスクおよび着脱可能ディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、および光ディスクを含む。コンピュータプログラム命令およびデータを有形に具体化するのに好適な記憶装置は、一例として、EPROM、EEPROM、およびフラッシュメモリ装置などの半導体メモリ装置、内部ハードディスクおよび着脱可能ディスクなどの磁気ディスク、光磁気ディスク、ならびにCD−ROMおよびDVD−ROMディスクを含む不揮発性メモリのすべての形態を含む。プロセッサおよびメモリは、ASIC(特定用途向け集積回路)で補われ得るまたはその中に組入れられ得る。   Suitable processors for execution of a program of instructions include, by way of example, both general and special purpose microprocessors, and one of a single processor or multiple processors of any kind of computer. Generally, a processor will receive instructions and data from a read-only memory or a random access memory or both. The computer includes a processor for executing instructions and one or more memories for storing instructions and data. Generally, a computer also includes or is operatively coupled to communicate with one or more mass storage devices for storing data files. Such devices include magnetic disks such as internal hard disks and removable disks, magneto-optical disks, and optical disks. Storage devices suitable for tangibly embodying computer program instructions and data include, for example, semiconductor memory devices such as EPROM, EEPROM, and flash memory devices, magnetic disks such as internal hard disks and removable disks, and magneto-optical disks. And all forms of non-volatile memory including CD-ROM and DVD-ROM discs. The processor and memory can be supplemented with or incorporated into an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).

ユーザとの対話を与えるため、特徴は、ユーザに情報を表示するためのCRT(陰極管)またはLCD(液晶ディスプレイ)モニタなどの表示装置と、ユーザがコンピュータに入力を与えることができるマウスまたはトラックボールなどのキーボードおよびポインティングデバイスとを有するコンピュータ上で実現可能である。   To provide interaction with the user, the features are a display device such as a CRT (cathode tube) or LCD (liquid crystal display) monitor for displaying information to the user, and a mouse or track that allows the user to provide input to the computer. It can be realized on a computer having a keyboard such as a ball and a pointing device.

特徴は、データサーバなどのバックエンド構成要素を含む、またはアプリケーションサーバもしくはインターネットサーバなどのミドルウェア構成要素を含む、またはグラフィカルユーザインターフェイスもしくはインターネットブラウザを有するクライアントコンピュータなどのフロントエンド構成要素を含むコンピュータシステム、またはそれらの任意の組合せで実現可能である。システムの構成要素は、通信ネットワークなどのデジタルデータ通信の任意の形態または媒体によって接続可能である。通信ネットワークの例は、たとえば、LAN、WAN、ならびにインターネットを形成するコンピュータおよびネットワークを含む。   The computer system includes a back-end component such as a data server, or includes a middleware component such as an application server or Internet server, or includes a front-end component such as a client computer having a graphical user interface or Internet browser, Or it can be realized by any combination thereof. The components of the system can be connected by any form or medium of digital data communication such as a communication network. Examples of communication networks include, for example, LANs, WANs, and computers and networks that form the Internet.

コンピュータシステムはクライアントおよびサーバを含むことができる。クライアントおよびサーバは一般的に互いから遠隔であり、典型的に、記載のものなどのネットワークを通して対話する。クライアントとサーバとの間の関係は、それぞれのコンピュータ上で実行し、互いに対してクライアント−サーバ関係を有するコンピュータプログラムによって発生する。   The computer system can include clients and servers. A client and server are generally remote from each other and typically interact through a network, such as the one described. The relationship between a client and a server is generated by a computer program that runs on each computer and has a client-server relationship with each other.

プロセッサ510は、コンピュータプログラムに関する命令を実行する。プロセッサ510は、論理ゲート、加算器、乗算器、および計数器などのハードウェアを含んでもよい。プロセッサ510は、算術および論理演算を行なう別個の演算論理装置(ALU)をさらに含んでもよい。   The processor 510 executes instructions related to the computer program. The processor 510 may include hardware such as logic gates, adders, multipliers, and counters. The processor 510 may further include separate arithmetic logic units (ALUs) that perform arithmetic and logical operations.

本明細書中に記載の方法およびシステムを以下の結果を用いてさらに図示するが、請求項に記載される発明の範囲を限定するものではない。   The methods and systems described herein are further illustrated with the following results, but are not intended to limit the scope of the claimed invention.

実施例1−薬剤送達始まり遅延の減少
図6Aは、本明細書中に記載の方法およびシステムを用いることによる薬剤送達始まり遅延の減少を図示する例示的なプロットの組を示す。プロットは、送達点での薬剤の(mg/mlでの)濃度を時間の関数として表わす。この実験では、薬剤用注入ポンプは6分の符号でスイッチオンされた。薬剤としてメチレンブルーを用いた。大人用のカテーテル(9Frイントロデューサ)をこれらの実験に用いた。合流構造は線形ストップコックマニフォルドであり、ここで薬剤は位置3で流体経路に入った。(「従来」と参照される)プロット610は、それぞれ3ml/時間および10ml/時間に一定に保たれた薬剤の流れおよびキャリアの流れを制御するのにアルゴリズムを用いなかった場合を表わす。(「アルゴリズム」と参照される)プロット620は、測定されたデッドボリュームを用いて薬剤およびキャリア流体ポンプを制御するのに上述のモデルを用いた場合を表わす。(「アルゴリズム経験Vd」と参照される)プロット630は、経験的デッドボリュームを用いて薬剤およびキャリア流体ポンプを制御するのに上述のモデルを用いた場合を表わす。薬剤送達の予測される定常状態レートは、0.005mg/mlまたは0.005mg/分であった。プロット610からわかるように、本明細書中に記載のアルゴリズム制御を用いない場合、定常状態の始まり時間は約50分である。しかしながら、(プロット620からわかるような)測定されたデッドボリュームまたは(プロット630からわかるような)経験的デッドボリュームと関連してモデルを用いることによって始まり遅延が大幅に減少した。
Example 1 Reduction of Drug Delivery Onset Delay FIG. 6A shows an exemplary set of plots illustrating the reduction of drug delivery onset delay by using the methods and systems described herein. The plot represents the drug concentration (in mg / ml) at the delivery point as a function of time. In this experiment, the drug infusion pump was switched on with a 6 minute sign. Methylene blue was used as a drug. An adult catheter (9Fr introducer) was used for these experiments. The confluence structure was a linear stopcock manifold where the drug entered the fluid pathway at position 3. Plot 610 (referred to as “conventional”) represents the case where no algorithm was used to control the drug flow and carrier flow held constant at 3 ml / hr and 10 ml / hr, respectively. Plot 620 (referred to as “algorithm”) represents the case where the above-described model is used to control the drug and carrier fluid pump using the measured dead volume. Plot 630 (referred to as “algorithm experience Vd”) represents the use of the model described above to control the drug and carrier fluid pump using empirical dead volume. The expected steady state rate of drug delivery was 0.005 mg / ml or 0.005 mg / min. As can be seen from plot 610, the steady state start time is about 50 minutes without the algorithm control described herein. However, using the model in conjunction with measured dead volume (as seen from plot 620) or empirical dead volume (as seen from plot 630), the delay was significantly reduced.

図6Bは、本明細書中に記載の方法およびシステムを用いることによる薬剤送達始まり遅延の減少を図示する例示的なプロットの別の組を示す。この場合、用いたカテーテルはトリプルルーメン中心静脈ラインの16gルーメンであった。すべての他のパラメータは図6Aに記載の実験の対応のパラメータと実質的に同じであった。(「従来」と参照される)プロット640は、薬剤およびキャリアの流れを制御するのにアルゴリズムを用いなかった場合を表わす。(「アルゴリズム経験Vd」と参照される)プロット650は、経験的デッドボリュームを用いて薬剤およびキャリア流体ポンプを制御するのに上述のモデルを用いた場合を表わす。プロット640および650を比較すると、本明細書中に記載の方法およびシステムを用いてキャリアおよび薬剤の流れを制御すると始まり遅延が大幅に減少することがわかる。   FIG. 6B shows another set of exemplary plots illustrating the reduction in drug delivery onset delay by using the methods and systems described herein. In this case, the catheter used was a 16g lumen of the triple lumen central venous line. All other parameters were substantially the same as the corresponding parameters of the experiment described in FIG. 6A. Plot 640 (referred to as “conventional”) represents the case where no algorithm was used to control drug and carrier flow. Plot 650 (referred to as “algorithm experience Vd”) represents the case where the above model is used to control the drug and carrier fluid pump using empirical dead volume. Comparing plots 640 and 650, it can be seen that controlling carrier and drug flow using the methods and systems described herein significantly reduces delay.

図6Cは、本明細書中に記載の方法およびシステムを用いることによる薬剤送達始まり遅延の減少を図示する例示的なプロットの別の組を示す。この場合、4Fr小児中心静脈ラインカテーテルを用いた。合流構造はストップコック連結マニフォルドであり、この場合、位置1で薬剤が流体経路に入った。用いた薬剤はメチレンブルーであり、対応の注入ポンプは6分の符号でスイッチオンされた。(「未投薬(naive)」と参照される)プロット660は、それぞれ0.5ml/時および1.5ml/時に一定に保たれた薬剤およびキャリアの流れを制御するのにアルゴリズムを用いなかった例を表わす。(「アルゴリズム」と参照される)プロット670は、測定されたデッドボリュームを用いて薬剤およびキャリア流体ポンプを制御するのに上述のモデルを用いた場合を表わす。(「予測される送達」と参照される)プロット680は、0.00085mg/mlに固定された、薬剤送達の予測される定常状態レートを表わす。プロット660と670とを比較して、本明細書中に記載の方法およびシステムを用いてキャリアおよび薬剤の流れを制御すると、始まり遅延が大幅に減少することがわかる。   FIG. 6C shows another set of exemplary plots illustrating the reduction in drug delivery onset delay by using the methods and systems described herein. In this case, a 4Fr pediatric central venous line catheter was used. The merging structure was a stopcock coupling manifold, where the drug entered the fluid path at position 1. The drug used was methylene blue and the corresponding infusion pump was switched on with a 6 minute sign. Plot 660 (referred to as “naive”) shows an example where no algorithm was used to control drug and carrier flow held constant at 0.5 ml / hr and 1.5 ml / hr, respectively. Represents. Plot 670 (referred to as “algorithm”) represents the case where the above model is used to control the drug and carrier fluid pump using the measured dead volume. Plot 680 (referred to as “predicted delivery”) represents the expected steady state rate of drug delivery, fixed at 0.00085 mg / ml. Comparing plots 660 and 670, it can be seen that controlling the carrier and drug flow using the methods and systems described herein significantly reduces the onset delay.

実施例2−薬剤送達プロファイルの制御
図7は、本明細書中に記載の方法およびシステムを用いて達成される薬剤送達プロファイルの改良された制御を図示する例示的なプロットの組を示す。プロットは、成人対象についての時間の関数としての、送達点での薬剤の(mg/mlでの)濃度を表わす。この実験では、注入ポンプのアルゴリズム制御を用いておよび用いずに(「予測される定常状態」730プロットとして表わされる)定常状態から急激な段階変更が行なわれた。理想的なまたは意図される段階変更を破線735で表わす。破線735で示されるように、薬剤ポンプ設定は、ほぼ時点740で定常状態値の半分にされ、ほぼ時点750で定常状態値の2倍にされた。薬剤用の注入ポンプは6分の符号でスイッチオンされた。薬剤としてメチレンブルーを用いた。用いたカテーテルはトリプルルーメン中心静脈ラインの16gルーメンであった。合流構造はストップコック連結マニフォルドで、薬剤は位置3で流体経路に入った。(「従来」と参照される)プロット720は、それぞれ3ml/時および10ml/時に一定に保たれた薬剤およびキャリアの流れを制御するのにアルゴリズムを用いなかった場合を表わす。(「アルゴリズム」と参照される)プロット710は、測定されたデッドボリュームを用いて薬剤およびキャリア流体ポンプを制御するのに上述のモデルを用いた場合を表わす。薬剤送達の予測定常状態レート(プロット730)は0.005mg/mlまたは0.005mg/分であった。プロット710と720とを比較すると、本明細書中に記載の方法およびシステムを用いると急激な変更がより十分に制御可能であることがわかる。
Example 2 Control of Drug Delivery Profile FIG. 7 shows an exemplary set of plots illustrating improved control of drug delivery profile achieved using the methods and systems described herein. The plot represents the concentration of drug (in mg / ml) at the delivery point as a function of time for adult subjects. In this experiment, an abrupt step change was made from steady state (represented as a “predicted steady state” 730 plot) with and without algorithmic control of the infusion pump. The ideal or intended step change is represented by dashed line 735. As shown by the dashed line 735, the drug pump setting was approximately half of the steady state value at approximately time 740 and was approximately double the steady state value at approximately time 750. The drug infusion pump was switched on with a 6 minute sign. Methylene blue was used as a drug. The catheter used was a 16g lumen with a triple lumen central venous line. The confluence structure was a stopcock connection manifold and the drug entered the fluid path at position 3. Plot 720 (referred to as “conventional”) represents the case where no algorithm was used to control drug and carrier flow held constant at 3 ml / hr and 10 ml / hr, respectively. Plot 710 (referred to as “algorithm”) represents the use of the model described above to control the drug and carrier fluid pump using the measured dead volume. The expected steady state rate of drug delivery (plot 730) was 0.005 mg / ml or 0.005 mg / min. Comparing plots 710 and 720, it can be seen that abrupt changes can be better controlled using the methods and systems described herein.

他の実施形態
発明をその詳細な説明と関連して記載したが、以上の説明は、添付の請求項の範囲によって規定される発明の範囲を限定するのではなく図示することを意図することを理解すべきである。たとえば、本明細書中に記載の方法およびシステムを注入ポンプ以外のポンプを制御するのに用いることができる。他の局面、利点、および変更例が以下の請求項の範囲内に入る。
Other Embodiments While the invention has been described in connection with the detailed description thereof, the foregoing description is intended to illustrate rather than limit the scope of the invention as defined by the appended claims. Should be understood. For example, the methods and systems described herein can be used to control pumps other than infusion pumps. Other aspects, advantages, and modifications are within the scope of the following claims.

Claims (39)

薬剤送達プロファイルを予測するためのシステムであって、
薬剤の流れを発生させる少なくとも1つの薬剤ポンプを備え、前記少なくとも1つの薬剤ポンプは少なくとも第1の薬剤を一定量供給し、さらに
キャリア流体の流れを発生させる少なくとも1つのキャリア流体ポンプと、
前記薬剤の流れと前記キャリア流体の流れを受けて混合流を発生させるように構成される合流構造と、
前記合流構造と送達点との間で前記混合流を運ぶための流体経路と、
少なくとも前記混合流のモデルを用いて前記送達点での薬剤濃度の予測される時間変化を定めることに基づいて、前記送達点での前記薬剤送達プロファイルを予測するように構成される処理装置とを備え、前記モデルは、前記流体経路を通る前記混合流の伝播に関する複数のパラメータを含む、システム。
A system for predicting a drug delivery profile, comprising:
At least one drug pump for generating a flow of drug, said at least one drug pump supplying at least a first volume of a first drug, and at least one carrier fluid pump for generating a flow of carrier fluid;
A merging structure configured to receive a flow of the drug and a flow of the carrier fluid to generate a mixed flow;
A fluid path for carrying the mixed stream between the confluence structure and a delivery point;
A processor configured to predict the drug delivery profile at the delivery point based on determining an expected temporal change in drug concentration at the delivery point using at least a model of the mixed flow; And the model includes a plurality of parameters relating to the propagation of the mixed flow through the fluid path.
将来の時点で特定の薬剤送達プロファイルが達成されるように、前記薬剤の流れおよび前記キャリア流体の流れを制御するように構成される制御モジュールをさらに備える、請求項1に記載のシステム。   The system of claim 1, further comprising a control module configured to control the flow of the drug and the flow of the carrier fluid such that a specific drug delivery profile is achieved at a future time. 前記制御モジュールは、前記将来の時点で前記特定の薬剤送達プロファイルが達成されるように、所与の時点の前記薬剤の流れのレートおよび前記キャリア流体の流れのレートを計算するようにさらに構成される、請求項2に記載のシステム。   The control module is further configured to calculate a rate of the drug flow and a rate of the carrier fluid flow at a given time such that the specific drug delivery profile is achieved at the future time. The system according to claim 2. 前記予測される薬剤送達プロファイルに基づいてデータを表示するための表示装置をさらに備える、請求項1−3のいずれか1項に記載のシステム。   4. The system of any one of claims 1-3, further comprising a display device for displaying data based on the predicted drug delivery profile. i)現在の薬剤の流れのレート、ii)現在のキャリア流体のレート、およびiii)予測される薬剤送達プロファイルのうち少なくとも1つが前記薬剤と関連付けられる対応の予め規定された所望のまたは安全な範囲外にあると検出するとトリガされるように構成される少なくとも1つのアラームをさらに備える、請求項1−3のいずれか1項に記載のシステム。   a corresponding predefined desired or safe range in which at least one of i) current drug flow rate, ii) current carrier fluid rate, and iii) predicted drug delivery profile is associated with the drug. 4. The system of any one of claims 1-3, further comprising at least one alarm configured to be triggered upon detection of being outside. 前記薬剤と関連付けられる前記安全な範囲はデータベースから検索される、請求項5に記載のシステム。   The system of claim 5, wherein the safe range associated with the medication is retrieved from a database. 送達経路の特定の部分での前記混合流の流量についてのデータを与えるように構成される少なくとも1つのセンサをさらに備える、請求項1−3のいずれか1項に記載のシステム。   4. The system of any one of claims 1-3, further comprising at least one sensor configured to provide data about the flow rate of the mixed stream in a particular portion of a delivery path. 前記制御モジュールは、前記流体経路の所与の部分にわたる、前記混合流中の前記薬剤および前記キャリア流体の割合が実質的に固定されるように前記薬剤の流れおよび前記キャリア流体の流れを制御するように構成される、請求項2に記載のシステム。   The control module controls the drug flow and the carrier fluid flow such that a ratio of the drug and the carrier fluid in the mixed flow over a given portion of the fluid path is substantially fixed. The system of claim 2, configured as follows. 前記処理装置は、前記薬剤の流れおよび前記キャリアの流れについてのユーザ入力パラメータにも基づいて前記送達点での前記薬剤送達プロファイルを予測するようにさらに構成される、請求項1−3および8のいずれか1項に記載のシステム。   9. The processor of claims 1-3 and 8, wherein the processor is further configured to predict the drug delivery profile at the delivery point based on user input parameters for the drug flow and the carrier flow. The system according to any one of the above. 前記流体経路を通る前記混合流の伝播に関する前記パラメータは、i)径方向拡散、ii)軸方向拡散、iii)前記流体経路を通る層流、およびiv)前記薬剤の物理的または化学的性質のうち1つ以上を特徴付けるパラメータを含む、請求項1−3および8のいずれか1項に記載のシステム。   The parameters related to the propagation of the mixed flow through the fluid path are i) radial diffusion, ii) axial diffusion, iii) laminar flow through the fluid path, and iv) physical or chemical properties of the drug. 9. A system according to any one of claims 1-3 and 8, comprising parameters characterizing one or more of them. 前記モデルは、前記薬剤ポンプ、前記キャリア流体ポンプ、前記合流構造、または前記流体経路のうち少なくとも1つの特性を表わす構造的パラメータを含む、請求項1−3および8のいずれか1項に記載のシステム。   9. The model according to any one of claims 1-3 and 8, wherein the model includes structural parameters representing at least one characteristic of the drug pump, the carrier fluid pump, the confluence structure, or the fluid pathway. system. 前記構造的パラメータは前記流体経路と関連付けられるデッドボリュームを含む、請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, wherein the structural parameter includes a dead volume associated with the fluid path. 前記デッドボリュームは、一連の経験的デッドボリューム候補を調べることおよび最小二乗法の意味で制御曲線を最良に適合させるものを選択することによって経験的に定められる、請求項12に記載のシステム。   13. The system of claim 12, wherein the dead volume is determined empirically by examining a series of empirical dead volume candidates and selecting the one that best fits the control curve in the least squares sense. 前記処理装置は、前記構造的パラメータを記憶する記憶装置にアクセスするようにさらに構成される、請求項11に記載のシステム。   The system of claim 11, wherein the processing device is further configured to access a storage device that stores the structural parameter. 前記処理装置は、識別子に基づいて、前記薬剤ポンプ、前記キャリア流体ポンプ、前記合流構造、および前記流体経路のうち少なくとも1つを識別するように構成される、請求項1−3および8のいずれか1項に記載のシステム。   9. The process of any of claims 1-3 and 8, wherein the processing device is configured to identify at least one of the drug pump, the carrier fluid pump, the merging structure, and the fluid pathway based on an identifier. The system according to claim 1. 前記識別子は無線周波数識別(RFID)タグまたはバーコードであり、前記処理装置はRFIDタグリーダまたはバーコードリーダに結合される、請求項15に記載のシステム。   The system of claim 15, wherein the identifier is a radio frequency identification (RFID) tag or barcode, and the processing device is coupled to an RFID tag reader or barcode reader. 少なくとも第2の薬剤を一定量供給する少なくとも1つの付加的な薬剤ポンプをさらに備え、前記制御モジュールは、前記将来の時点で前記第2の薬剤の特定の送達プロファイルが達成されるように前記第2の薬剤の流れを制御するように構成される、請求項2に記載のシステム。   And further comprising at least one additional drug pump for delivering a fixed amount of at least a second drug, wherein the control module is configured to achieve a specific delivery profile of the second drug at the future time point. The system of claim 2, configured to control the flow of the two drugs. 前記薬剤ポンプおよび前記キャリア流体ポンプのうち少なくとも一方はシリンジポンプまたは注入ポンプである、請求項1−3、8、および17のいずれか1項に記載のシステム。   The system according to any one of claims 1-3, 8, and 17, wherein at least one of the drug pump and the carrier fluid pump is a syringe pump or an infusion pump. 前記第1および第2の薬剤の予測される薬剤送達プロファイルについてのデータを表示するための表示装置をさらに備える、請求項17に記載のシステム。   The system of claim 17, further comprising a display device for displaying data about predicted drug delivery profiles of the first and second drugs. 送達点での薬剤の送達レートを予測するための方法であって、
処理装置で、薬剤を一定量供給する薬剤ポンプおよびキャリア流体を一定量供給するキャリア流体ポンプに関する1つ以上の動作パラメータを受けることと、
前記処理装置によって、前記送達点で終端する流体経路を通る混合流の数学モデルに少なくとも基づいて前記送達点での前記薬剤の濃度の時間変化を予測することによって前記送達点での前記薬剤の送達レートを定めることとを備え、
前記混合流は前記薬剤および前記キャリア流体を備え、前記モデルは、前記1つ以上の動作パラメータおよび前記混合流の前記数学モデルに関する複数の流れパラメータを含む、方法。
A method for predicting the delivery rate of a drug at a delivery point, comprising:
Receiving at a processing device one or more operating parameters related to a drug pump supplying a fixed amount of drug and a carrier fluid pump supplying a fixed amount of carrier fluid;
Delivery of the drug at the delivery point by the processing device by predicting a time variation of the concentration of the drug at the delivery point based at least on a mathematical model of a mixed flow through a fluid path terminating at the delivery point Providing a rate,
The mixed flow comprises the drug and the carrier fluid, and the model includes a plurality of flow parameters related to the one or more operating parameters and the mathematical model of the mixed flow.
薬剤送達プロファイルを制御するためのシステムであって、
薬剤の流れを発生させる少なくとも1つの薬剤ポンプを備え、前記少なくとも1つの薬剤ポンプは少なくとも第1の薬剤を一定量供給し、さらに
キャリア流体の流れを発生させる少なくとも1つのキャリア流体ポンプと、
前記薬剤の流れと前記キャリア流体の流れを受けて混合流を発生させるように構成される合流構造と、
前記合流構造と送達点との間で前記混合流を運ぶための流体経路と、
前記薬剤の流量と前記キャリア流体の流量との間の比がある時間の範囲にわたって実質的に固定されるように前記薬剤の流量および前記キャリア流体の流量を制御することによって前記送達点での前記薬剤送達プロファイルを制御するように構成される制御モジュールとを備え、前記混合流は、特定の薬剤送達プロファイルを達成するように変化される、システム。
A system for controlling a drug delivery profile comprising:
At least one drug pump for generating a flow of drug, said at least one drug pump supplying at least a first volume of a first drug, and at least one carrier fluid pump for generating a flow of carrier fluid;
A merging structure configured to receive a flow of the drug and a flow of the carrier fluid to generate a mixed flow;
A fluid path for carrying the mixed stream between the confluence structure and a delivery point;
By controlling the drug flow rate and the carrier fluid flow rate so that the ratio between the drug flow rate and the carrier fluid flow rate is substantially fixed over a range of time, the at the delivery point A control module configured to control a drug delivery profile, wherein the mixed stream is varied to achieve a specific drug delivery profile.
前記合流構造から上流に配設される少なくとも1つの制御可能弁をさらに備え、前記制御モジュールは、前記制御可能弁を通る流れを制御することによって前記送達点での前記薬剤送達プロファイルを制御する、請求項21に記載のシステム。   Further comprising at least one controllable valve disposed upstream from the merging structure, wherein the control module controls the drug delivery profile at the delivery point by controlling flow through the controllable valve; The system of claim 21. 前記制御可能弁から上流に配設される定圧弁をさらに備え、前記定圧弁は、前記制御可能弁を通って流れる流体のために前記制御可能弁の上流で定圧を維持するように構成される、請求項22に記載のシステム。   A constant pressure valve disposed upstream from the controllable valve, the constant pressure valve configured to maintain a constant pressure upstream of the controllable valve for fluid flowing through the controllable valve; The system of claim 22. 前記制御モジュールは、前記薬剤の流量および前記キャリア流体の流量を同時に制御することによって前記時間の範囲内で前記送達点での薬剤送達レートを調節するようにさらに構成される、請求項21−23のいずれか1項に記載のシステム。   24. The control module is further configured to adjust a drug delivery rate at the delivery point within the time period by simultaneously controlling the flow rate of the drug and the flow rate of the carrier fluid. The system according to any one of the above. 前記薬剤の流れ中の薬剤の濃度は前記時間の範囲にわたって実質的に固定される、請求項21−23のいずれか1項に記載のシステム。   24. The system of any one of claims 21-23, wherein the concentration of drug in the drug stream is substantially fixed over the range of time. 前記制御モジュールは、少なくとも前記混合流のモデルを用いて算出される予測薬剤送達レートを達成するように前記薬剤送達レートを調節する、請求項21−23のいずれか1項に記載のシステム。   24. The system of any one of claims 21-23, wherein the control module adjusts the drug delivery rate to achieve at least a predicted drug delivery rate calculated using the mixed flow model. 前記制御モジュールは、許容差内に目標薬剤送達を維持しつつある時間にわたる過剰容積送達が実質的に低減されるように前記薬剤送達プロファイルを調節するようにさらに構成される、請求項21−23のいずれか1項に記載のシステム。   24. The control module is further configured to adjust the drug delivery profile such that over-volume delivery over time while maintaining target drug delivery within tolerance is substantially reduced. The system according to any one of the above. 前記モデルは、前記流体経路を通る前記混合流の伝播に関する複数のパラメータを含む、請求項26に記載のシステム。   27. The system of claim 26, wherein the model includes a plurality of parameters relating to propagation of the mixed flow through the fluid path. 前記制御モジュールは、
前記時間の範囲の始めに、対応の許容範囲内の実質的に高い値に初期薬剤流量および初期キャリア流体流量を設定し、かつ
予め定められた時間の量が経過した後に前記送達点で前記薬剤送達プロファイルが達成されるように前記薬剤の流量および前記キャリア流体の流量を低減する、ようにさらに構成される、請求項21−23のいずれか1項に記載のシステム。
The control module is
At the beginning of the time range, set the initial drug flow rate and the initial carrier fluid flow rate to a substantially high value within a corresponding tolerance range, and the drug at the delivery point after a predetermined amount of time has elapsed 24. The system of any one of claims 21-23, further configured to reduce the flow rate of the drug and the flow rate of the carrier fluid such that a delivery profile is achieved.
前記予め定められた時間の量は、前記薬剤の流量および前記キャリア流体の流量がそれぞれ前記初期薬剤流量および前記初期キャリア流体流量に設定されたときに前記混合流が前記流体経路を横切るのにかかる時間に実質的に等しい、請求項29に記載のシステム。   The predetermined amount of time is required for the mixed flow to traverse the fluid path when the drug flow rate and the carrier fluid flow rate are set to the initial drug flow rate and the initial carrier fluid flow rate, respectively. 30. The system of claim 29, substantially equal to time. 薬剤送達プロファイルを制御するための方法であって、
処理装置で、薬剤を一定量供給する薬剤ポンプに関する薬剤の流量についての情報およびキャリア流体を一定量供給するキャリア流体ポンプに関するキャリア流体の流量についての情報を受けることと、
制御モジュールによって、前記薬剤の流量と前記キャリア流体の流量との間の比がある時間の範囲にわたって実質的に固定されるように前記薬剤の流量および前記キャリア流体の流量を調節することによって前記送達点での前記薬剤送達プロファイルを制御することとを備える、方法。
A method for controlling a drug delivery profile comprising:
Receiving at a processing device information about the flow rate of the drug for a drug pump that supplies a fixed amount of drug and information about the flow rate of the carrier fluid for a carrier fluid pump that supplies a fixed amount of carrier fluid;
The delivery by adjusting the drug flow rate and the carrier fluid flow rate by a control module such that the ratio between the drug flow rate and the carrier fluid flow rate is substantially fixed over a range of time. Controlling the drug delivery profile in terms of points.
前記薬剤および前記キャリア流体を含む混合流の流量を変化させて特定の薬剤送達プロファイルを達成することをさらに備える、請求項31に記載の方法。   32. The method of claim 31, further comprising varying a flow rate of a mixed stream comprising the drug and the carrier fluid to achieve a specific drug delivery profile. 実行されると、プロセッサに、
薬剤を一定量供給する薬剤ポンプおよびキャリア流体を一定量供給するキャリア流体ポンプに関する1つ以上の動作パラメータを受けさせ、かつ
前記送達点で終端する流体経路を通る混合流の数学モデルに少なくとも基づいて前記送達点での前記薬剤の濃度の時間変化を予測することによって前記送達点での前記薬剤の送達レートを定めさせる、命令をその上にエンコードしたコンピュータ読出可能記憶装置であって、
前記混合流は前記薬剤および前記キャリア流体を備え、前記モデルは、前記1つ以上の動作パラメータおよび前記混合流の前記数学モデルに関する複数の流れパラメータを含む、コンピュータ読出可能記憶装置。
When executed, the processor
Based on at least a mathematical model of a mixed flow through a fluid path that is subject to one or more operating parameters relating to a drug pump that supplies a fixed amount of drug and a carrier fluid pump that supplies a fixed amount of carrier fluid and terminates at the delivery point A computer readable storage device having instructions encoded thereon for causing a rate of delivery of the drug at the delivery point to be determined by predicting a change in the concentration of the drug at the delivery point over time,
The mixed flow comprises the drug and the carrier fluid, and the model includes a plurality of flow parameters related to the one or more operating parameters and the mathematical model of the mixed flow.
実行されると、プロセッサに、
薬剤を一定量供給する薬剤ポンプに関する薬剤の流量についての情報およびキャリア流体を一定量供給するキャリア流体ポンプに関するキャリア流体の流量についての情報を受けさせ、かつ
前記薬剤の流量と前記キャリア流体の流量との間の比がある時間の範囲にわたって実質的に固定されるように前記薬剤の流量および前記キャリア流体の流量を制御することによって前記送達点での前記薬剤送達プロファイルを制御させる、命令をその上にエンコードしたコンピュータ読出可能記憶装置。
When executed, the processor
Receiving information about the flow rate of the drug related to the drug pump supplying a fixed amount of drug and information about the flow rate of the carrier fluid related to the carrier fluid pump supplying a fixed amount of carrier fluid; and A command to control the drug delivery profile at the delivery point by controlling the flow rate of the drug and the flow rate of the carrier fluid such that the ratio between is substantially fixed over a range of time A computer readable storage device encoded in
送達点での送達レートを予測するための方法であって、
処理装置で、薬剤を一定量供給する第1の容器およびキャリア流体を一定量供給する第2の容器に関連の1つ以上の動作パラメータを受けることを備え、前記薬剤および前記キャリア流体のうち少なくとも1つは予め規定された圧力で一定量供給され、さらに
前記処理装置によって、前記送達点で終端する流体経路を通る混合流の数学モデルに少なくとも基づいて前記送達点での前記薬剤の濃度の時間変化を予測することによって前記送達点での前記薬剤の送達レートを定めることを備え、
前記混合流は前記薬剤および前記キャリア流体を含み、前記モデルは、前記1つ以上の動作パラメータおよび前記混合流の前記数学モデルに関する複数の流れパラメータを含む、方法。
A method for predicting a delivery rate at a delivery point, comprising:
Receiving at least one operating parameter associated with a first container supplying a fixed amount of medication and a second container supplying a fixed amount of carrier fluid in a processing device, wherein at least one of the drug and the carrier fluid One is supplied at a pre-determined pressure and is further timed by the processor to the concentration of the drug at the delivery point based at least on a mathematical model of the mixed flow through the fluid path terminating at the delivery point. Determining a delivery rate of the drug at the delivery point by predicting a change;
The mixed flow includes the drug and the carrier fluid, and the model includes a plurality of flow parameters related to the one or more operating parameters and the mathematical model of the mixed flow.
前記予め規定された圧力は、直線状に並んだ圧力制御弁によって制御される、請求項35に記載の方法。   36. The method of claim 35, wherein the predefined pressure is controlled by a linear pressure control valve. 前記予め規定された圧力は、実質的に一定の力で制御される、請求項35に記載の方法。   36. The method of claim 35, wherein the predefined pressure is controlled with a substantially constant force. 前記実質的に一定の力は重力によって与えられる、請求項37に記載の方法。   38. The method of claim 37, wherein the substantially constant force is provided by gravity. 薬剤送達プロファイルを制御するためのシステムであって、
薬剤の流れを制御する第1の制御可能弁と、
キャリア流体の流れを制御する第2の制御可能弁と、
前記薬剤の流れと前記キャリア流体の流れを受けて混合流を発生させるように構成される合流構造と、
前記合流構造と送達点との間で前記混合流を運ぶための流体経路と、
前記薬剤の流量と前記キャリア流体の流量との間の比がある時間の範囲にわたって実質的に固定されるように前記薬剤の流量および前記キャリア流体の流量を制御することによって前記送達点での前記薬剤送達プロファイルを制御するように構成される制御モジュールとを備え、前記混合流は、特定の薬剤送達プロファイルを達成するように変化される、システム。
A system for controlling a drug delivery profile comprising:
A first controllable valve for controlling drug flow;
A second controllable valve for controlling the flow of the carrier fluid;
A merging structure configured to receive a flow of the drug and a flow of the carrier fluid to generate a mixed flow;
A fluid path for carrying the mixed stream between the confluence structure and a delivery point;
By controlling the drug flow rate and the carrier fluid flow rate so that the ratio between the drug flow rate and the carrier fluid flow rate is substantially fixed over a range of time, the at the delivery point A control module configured to control a drug delivery profile, wherein the mixed stream is varied to achieve a specific drug delivery profile.
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